「サウナと熱 熱の種類」では熱の種類について整理しました。サウナ室で私たちが熱いと感じるのは、熱がどのように伝わっているのか、何熱によって熱いと感じているのか、今回は、サウナ室の中の熱について考察します。
熱の種類
熱は伝わり方によって、対流熱・伝導熱・輻射熱の3つに分類されているのでした。
輻射熱は遠赤外線の熱のことでしたから、遠赤外線ヒーターによる熱は輻射熱だと考えられそうです。でもそれだけなのでしょうか。また、遠赤外線ヒーターではなくストーンを使ったサウナ室の場合はどうでしょうか。
サウナ室のヒーターにはいろいろ種類があり、熱源もガスや電気、薪を燃やすなどさまざまです。今回はサウナ室の中の熱の動きを考えるために、大きく以下の3つのタイプに分けて考えてみます。
1. 遠赤外線ヒーターのサウナ室
2. ストーンを使ったサウナ室
3. ヒーター格納式のサウナ室
ストーンを使ったサウナ室でも、ストーンを置くストーブの種類はいろいろですが、遠赤外線は石を温めにくいので、電熱線などで温めている場合が多いと考え、そのパターンを今回は想定しています。例えば電子レンジで石を加熱してもあまり効率よく温まりはしません。お湯で茹でたり直接加熱した方が石は温まりやすいです。格納式も、ストーンを置いたヒーターを格納するタイプの他に、熱い配管を格納しているものなどいろいろありますが、今回はストーンを置いたヒーターを格納した場合を想定して熱の動きを考えてみます。熱源、ストーブの種類については別の記事でまとめる予定です。また、サウナ室内で発生する熱全てではなく、今回は、この3つのサウナ室を想定した時に、中にいる人はどこからどのような熱を受け取っているか、その傾向を考えるということです。どこからどのくらい何熱が来ているのかということは体感できるわけではないので、主にどういう熱を受け取っているか、それぞれのタイプのサウナ室においてどういう熱が主なのかを考えてみます。
遠赤外線ヒーターのサウナ室
遠赤外線ヒーターは、輻射熱である遠赤外線を発生させ、人の身体効率良く温めます。例えばMETOSのサウナ用ガス遠赤外線ヒーターの説明には「目に見えない“遠赤線”が身体に直接働きかけるドライサウナ」*1とあります。遠赤外線ヒーターは輻射熱により「直接」身体を温めることを目的として作られているので、出来る限りそのエネルギーの多くを「人体を温めること」に使うよう設計されています。そのため、周りの空気をそれほど温めず、人体に直接熱が届きます。従って、遠赤外線ヒーターのサウナ室ではヒーターからの輻射熱の割合が大きいと考えられます。
もちろん、完全に人体だけに作用するわけではないので、ヒーターの輻射熱により壁や椅子も温まると考えられます。人工的に発生させなくても、物質は温められると輻射熱・遠赤外線を発するという性質があります。「サウナと熱 熱の種類」でも触れたように、炭火焼きは炭が生する遠赤外線を利用した加熱方法でした。ピザやパンを焼く石釜も石を温めて、石が発する遠赤外線により調理をします。温められた物質は輻射熱を発しますから、私たちの身体は壁や椅子からの輻射熱も受け取っていると考えられます。温められた椅子に座る、壁に背中が触れる時には伝導熱も受け取ることになります。
ストーンを使ったサウナ室
温められたストーンは周りの空気を温め、空気によって熱が私たちの身体に届きます。物質は温められることで輻射熱を発するので、温められた石が発して直接身体に届く輻射熱もあると考えられますが、多くは熱い石に触れた空気が、触れたことによって石から直接熱を受け取り、その空気によって熱が私たちに届く対流熱だと考えられます。輻射熱はあくまで、空気や液体を介さず直接伝わるもので、空気が温められるのは輻射熱のためではなく、熱い石に触れることで、空気が石から直接熱を受け取り、それを私たちに運んでくるイメージです。
この対流熱は壁や椅子も温めます。遠赤外線ヒーターのサウナ室と同じように、温められた壁や椅子からの輻射熱、それらに触れた時に伝わる伝導熱も私たちの身体は受け取ることになります。
ヒーター格納式のサウナ室
今回は、ストーンを使ったヒーターを格納したサウナ室を想定しているので、ストーンを使ったサウナ室と同様に、温められた石に触れた空気が熱を受け取り、その空気によって伝わってくる対流熱が主であると考えられます。石自体も輻射熱を発していると考えられますが、格納式の場合、ヒーターが格納されている分、輻射熱は更に私たちの身体に届きにくくなっていると考えられます。輻射熱は遮蔽物を介さない方が伝わりやすいはずなので、格納式の場合はより対流熱の割合が大きそうです。例えば太陽の熱も、日蔭に入るだけで体感は違ってきます。屋根のある屋内にいれば暑くなかったり、ビーチパラソルの下にいるだけでも体感する熱はかなり減っている気がします。輻射熱は物質によって運ばれるわけではないので、無重力の宇宙空間を挟んでも間に物がなければ届きますが、間に遮蔽物があると届きにくいと言えます。
他の2つのタイプと同様に、椅子や壁も温められているので、そこからの輻射熱、それらに触れた時に伝わってくる伝導熱も私たちは受け取っていると言えます。
今回は、サウナ室を大きく3つのタイプに分けた時、私たちはどこから何熱を主に受け取っていると考えられるのか考察しました。傾向として、ヒーターからの輻射熱が主なサウナ室と、対流熱が主なサウナ室に分けられそうです。
私たちがサウナのことを話す場合、「部屋に熱がこもっている」ことや「壁を触って感じる熱さが強い」時に「あそこは輻射が強かった」と表現することも多いかと思います。しかし輻射熱というのは空気を介さず「直接」身体に届く熱だということからすると、その表現は間違っているということになりそうです。そのことも含めて、次回は輻射熱と対流熱について更に考察してみます。
参考資料
METOS HP、「サウナ用ガス遠赤外線ヒーター」製品ページ
*1:METOS HP
