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红外线加热的基础研究
--人体的红外线加热

发布时间:2017-01-16 13:49:47 信息来源:萨莱米自动化

Ceramicx很自豪的与都柏林Trinity大学一起开展红外辐射加热的开创性研究。
    在我们关于人体和红外线的常规研究中,《加热工艺》杂志聚焦于都柏林Trinity大学中由Michelle Tannam指导,Tony Robinson博士监督的一项最新研究。
    在我们看来,这个研究开创了关于复杂的人体温度调节对红外线辐射加热反应的先河。Trinity大学的研究证实了Ceramicx在实践中发现的一系列理论,并有效的开启了新的一系列红外线应用领域的大门,比如在舒适性加热和在建筑环境的加热解决方面。
    当人体受热后,他的调节系统就开始活跃起来,保证身体的核心温度维持在37摄氏度。身体通过血管的舒张来进行输入能量的再分配,并保持舒适性。舒张缓和皮肤中的血管肌肉和脂肪,引起血管的舒张(即增加它的直径)。
   红外线加热的原则立足于一系列的因素,包括辐射率,强度,能力传播和黑体。Trinity大学的研究发现,“人体的皮肤,接近一个完美的黑体。具有大约0.98的辐射率数值。”当身体热时,它扮演了热渗透的角色;而当身体冷时,它则是一个隔热体。
    Trinity大学开始研究传统的对流加热和红外线辐射加热对人体的不同影响。传统的空间加热系统,加热空间中的空气,然后温暖环境和在其中的人体。但是在这个过程中由很多的能量浪费。加热的空气温度升高,并易于向其他地方逃散——比如天花板,墙壁,和户外,而这些地方都是不被需要的。
    但是红外线辐射加热给予很多优点,包括对空间区域进行点加热的能力,从而避免浪费。电能量被迅速的转化,使得辐射加热器在大约几分钟内达到全额输出。
    Trinity大学的研究从而转向检验两种加热系统对于需求的性能和对于人体的性能。
    Trinity大学研究工作的重要发现之一就是揭示了人类手部在人体温度调节活动中所起的作用。通过对4个人的测试研究,这个问题清晰了起来。尽管每个个体的加热表现都有很大的区别,但是通过手部的加热规则是关键性的发现。研究发现在红外线脸部和手部的测试中,因为手部区域没有直接暴露在红外线热源下,温度的增加肯定是来自身体内部,比如来自体温调节过程。
    在Trinity大学很多加热实验的开始,人体最冷的区域很容易被识别,例如,手部,鼻尖,和足部区域。很多测试最初的照片显示,当暴露在寒冷的环境时,这些部位是冷的。此时体温调节系统的血管收缩反应被激活,为了将热量传输到体内的核心部位,减低了这些部位的血液流动。

    在Trinity大学温室测试中,热空气通过对流直接作用于四肢和身体的其他部位,当整个身体温暖后,为了调节核心部位的温度,血管的舒张允许多余的热量从核心部位向其他部位传递。手足部位不但被热空气所加热,而且也被体温调节所加热。
    相比之下,红外测试涉及的应用是将热量定位于人体。例如脸部和手部的区域。红外线热量由辐射得到,可以以定向的波长直接作用于身体部位。
    身体由热空气加热和直接红外线加热的区别,通过脸部区域的测试分析可以很清楚的显现出来。在温室实验的情况下,在持续的测试中脸部被缓慢的加热。同时在脸部的红外线测试中,在开始的一分钟里,几乎整个脸部的温度都在上升。这是红外线加热和热空气加热的主要区别。后者需要更长时间的暴露才能得到相同的效果。脸部红外线实验的分析还表明,总体而言,在10分钟内,红外线加热的应用跟温室测试相比,引起了更为显著的脸部加热。
    大多数人体实验清楚的表明,不论温室实验还是红外实验,手部被人体用作一个辅助区域,将热量从这里散发到周围环境中去。手部由于有较大的面积和很少的隔热脂肪,所以尤其适合散发热量。由于这些实验经常初始温度较低,这样热量就不可能通过手部散发,实验体就会感到不舒适。

   关于人体温度调节系统对红外线加热的反应,研究得到了如下的结论。
□ 每个实验个体的人体温度调节行为是有差别的。这肯定取决于一些个体的因素。
□ 当实验体从一个冷的环境中被转移到一个温暖的环境中,人体的温度变得更加均匀。
□ 将脸部暴露在热空气中大约10分钟时间,将引起温度的稳定上升。将脸部暴露在红外线加热里,在实验阶段的第一分钟内将引起初始温度的快速上升,然后是非常温和和稳定的升温。
□在10分钟的时间里,从Ceramicx爱迪生螺纹灯泡中发出的红外热量,直接从0.4米的距离作用于脸部区域时,相比于接触同温度或温度稍低的热空气,这种直接的方法会使脸部得到更大量级的热反应。
□当人体置于寒冷的环境时,鼻子和身体的尖端部位会被切断血液循环。当暴露于直接热源和为了增加温暖的血液流动,这些手足部位会被大幅度的加热。
□人体的体温调节系统有在体内有效的再分配红外线热量的能力。这被脸部和手部的红外线加热实验所证明。在10分钟内记录到了,手部温度有相当大的上升,即使事实是被监控的手部并没有直接暴露于热源之下。在这段时间里,直接的红外加热引起皮肤的温度升到甚至高于估计的核心温度。而这在温室实验中则从来没有发生过。
□当红外线热量作用于脸部区域时,比当它作用于手部区域时,体温调节的反应会更大。
□由于手部表面积大和缺少隔热的脂肪,所以被体温调节系统主要用于散发热量到周围的环境中去。
□如果某个体的手部血液循环不佳,体温调节系统通过血管舒张来调节核心温度就会遇到麻烦。多余的热量就会被分配到整个身体中去,以便散发热量。并且体温调节系统会采取流汗作为进一步的冷却反应。
□手部和环境的热量流动取决于手部温度和环境温度的关系。能量从二者中偏暖的一方流向偏冷的一方。
    研究继续表明,在舒适性加热的应用方面,红外线加热有很多潜在的用途。例如红外线加热可具有快速的温暖位于其直射范围内的个体的潜力。因此可以想到对于周期性使用领域非常有用。
    人体的舒适性加热应用要求相对低的温度,来避免多余的加热。只要仔细的选择加热器和安装的位置,红外加热可以提供任何要求下适当的温度范围。
    尽管应用红外直接加热时,皮肤的温度显示被大幅度提高,但是实验对象的感觉是非常愉快的。因此可以应用于诸如医疗和健康护理等领域。 
    人体的体温调节系统显示了在体内有效的再分配所直接接受的红外线热量的能力。这意味着在红外线波长直接作用之外的身体区域,可以被体温调节系统所加热。
    Trinity大学的研究反映,突出对比血液循环,四位人体实验对象存在着显著的区别。这说明未来的某一天红外线加热可以作为健康护理的诊断工具,来证明或者映射出较差的血液循环或者人体的其他反应。
    根据研究所得出的结论,未来阶段的研究和实验将包含如下改善:
□使用被控制的加热环境。
□保证在温室实验和红外加热实验,实验对象身体所有区域的皮肤的初始温度一致或者至少非常相似。
□包含皮肤湿度级别的分析。
□验证直接红外线加热,独自或者联合作用于身体其他区域的应用。
□对于各种室温的基线测试。
□对人体不同距离的红外加热应用测试。
□让实验对象处于坐姿或者卧姿。
□使用加热器墙,将红外线加热应用于整个人体。
□分析传统加热和红外线加热在同一空间同时使用的联合作用效果和影响。
□使用更高效的红外图像照相机,来获得更高质量的全身照片。
    综上所述,Trinity大学研究方法的成功和研究的结果,意味着Ceramicx已经获得了科学环境工程和它的舒适红外系列产品的更全面的理解。Ceramicx在应用领域,工程和科学环境领域,红外线的工业和家庭应用领域,将继续成为市场的领导者。
    在红外线的开拓性工作和研发方面,Ceramicx将继续全面和Trinity大学合作。加热工艺杂志希望在新的一年继续报道,并在年底前报道关于管道方面的令人激动的新项目。 
 
 

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