Утеплитель одежды
Утеплитель одежды – это теплоизоляция, обеспечиваемая одеждой . [ 1 ] [ 2 ]
Даже если основная роль одежды заключается в защите от холода, существует также защитная одежда для защиты от жары, например, для металлургов или пожарных. Что касается теплового комфорта, рассматривается только первый случай.
Термофизиологический комфорт
[ редактировать ]Термофизиологический комфорт – это способность материала одежды обеспечивать баланс влаги и тепла между телом и окружающей средой. Это свойство текстильных материалов, которое создает легкость, поддерживая уровень влажности и температуры в состоянии покоя и активности человека. Выбор текстильного материала существенно влияет на комфорт владельца. Различные текстильные волокна обладают индивидуальными свойствами, подходящими для разных условий. Натуральные волокна воздухопроницаемы и впитывают влагу, а синтетические гидрофобны; они отталкивают влагу и не пропускают воздух. Различные условия требуют разнообразного выбора материалов для одежды. Поэтому правильный выбор важен. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Основными факторами, влияющими на термофизиологический комфорт, являются проницаемая конструкция, скорость передачи тепла и влаги. [ 10 ]
Механизмы изоляции
[ редактировать ] |
Существует три вида теплопередачи : проводимость (теплообмен при контакте), конвекция (движение жидкостей) и излучение .
Воздух имеет низкую теплопроводность , но очень подвижен. Таким образом, для защиты от холода важны два элемента:
- создание слоя неподвижного воздуха, который служит изоляцией, с помощью волокон ( шерсти , меха и т. д.)
- прекращение проникновения ветра и замена слоя теплого воздуха вблизи тела
Еще одним важным фактором является влажность . Вода является лучшим проводником тепла, чем воздух, поэтому, если одежда влажная — из-за пота , дождя или погружения в воду — вода заменяет часть или весь воздух между волокнами одежды , вызывая потери тепла за счет проводимости и/или испарения.
Таким образом, теплоизоляция оптимальна при трех слоях одежды:
- слой возле тела для гигиены (меняется чаще, чем другая одежда), роль которого заключается в избавлении от пота, чтобы он не оставался в контакте с кожей;
- внешний слой из плотной вязки или плотного плетения в качестве ветрозащитной ткани , обычно тонкий — если существует риск осадков, он должен быть непроницаемым, в идеале — ткань, которая задерживает капли воды, но пропускает водяной пар и удаляет испаряющийся пот. (говорят, что такая ткань «дышит»);
- а между ними «толстый» слой, который удерживает воздух и предотвращает контакт кожи с ветрозащитным слоем (который, поскольку он тонкий, приближается к температуре окружающей среды).
Слои захваченного воздуха между кожей и внешней поверхностью играют важную изолирующую роль. Если одежда сильно сдавлена (например, лямками рюкзака), изоляция в этих местах будет хуже. Изоляция улучшается, когда конвекция в слоях воздуха сведена к минимуму.
Единицы измерения и измерения
[ редактировать ]Изоляция одежды может быть выражена в Clo . единицах [ 11 ] Clo имеет те же размеры , что и значение R (квадратный метр-кельвин на ватт или м). 2 ⋅К/Вт) используется для описания изоляции, используемой в жилом и коммерческом строительстве. Таким образом, чем выше значение, тем лучше характеристики изоляции.
- 1 кло = 0,155 К · м 2 · В −1 ≈ 0,88 К·м 2 · БТЕ ·Вт −1 · футы −2 · °Ф −1 · час −1 R. Один кло — это количество изоляции, которое позволяет человеку в состоянии покоя сохранять тепловое равновесие в среде при температуре 21 °C (70 °F ) в нормально вентилируемом помещении (движение воздуха 0,1 м/с).
Существует несколько способов определения теплоизоляции, обеспечиваемой одеждой, но наиболее точными согласно ASHRAE Fundamentals являются измерения на обогреваемых манекенах и на активных субъектах. Затем уравнения можно использовать для расчета теплоизоляции. Поскольку изоляцию одежды невозможно измерить для большинства рутинных инженерных задач, можно использовать таблицы измеренных значений для различных комплектов одежды. [ 11 ] Согласно стандарту ASHRAE-55 2010, существует три метода оценки утепления одежды с использованием предоставленных таблиц.
- Если рассматриваемый комплект достаточно хорошо соответствует комплекту из таблицы 1 , можно использовать указанное значение внутренней изоляции одежды;
- Допускается добавлять или вычитать предметы одежды из таблицы 2 из комплектов из таблицы 1 для оценки теплоизоляции комплектов, различающихся по составу одежды;
- Полный ансамбль одежды можно определить как совокупность отдельных предметов одежды, используя таблицу 2 . [ 1 ]
Другая используемая единица измерения — « тог »:
Название происходит от слова «togs», что на британском сленге означает одежду. [ 12 ]
Ансамбли одежды и предметы одежды
[ редактировать ]| Установить описание | Я кл (кло) |
|---|---|
| Прогулочные шорты, рубашка с короткими рукавами | 0.36 |
| Брюки, рубашка с короткими рукавами | 0.57 |
| Брюки, рубашка с длинными рукавами | 0.61 |
| То же, что и выше, плюс пиджак. | 0.96 |
| То же, что и выше, плюс жилет и футболка. | 0.96 |
| Брюки, рубашка с длинными рукавами, свитер с длинными рукавами, футболка | 1.01 |
| То же, что и выше, плюс пиджак и длинное нижнее белье. | 1.30 |
| Спортивные штаны, толстовка | 0.74 |
| Пижамный топ с длинными рукавами, длинные пижамные брюки, короткий халат с рукавами 3/4, тапочки (без носков). | 0.96 |
| Юбка до колена, рубашка с короткими рукавами, колготы, сандалии. | 0.54 |
| Юбка до колена, рубашка с длинными рукавами, комбинезоны, колготки. | 0.67 |
| Юбка до колена, рубашка с длинными рукавами, полукомбинация, колготки, свитер с длинными рукавами. | 1.10 |
| Юбка до колена, рубашка с длинными рукавами, полукомбинация, колготки, пиджак. | 1.04 |
| Юбка до щиколотки, рубашка с длинными рукавами, пиджак, колготки. | 1.10 |
| Комбинезон с длинными рукавами, футболка | 0.72 |
| Комбинезон, рубашка с длинными рукавами, футболка | 0.89 |
| Утепленные комбинезоны, термобелье с длинными рукавами, длинные низы нижнего белья. | 1.37 |
| Описание одежды | Я кл (кло) | Описание одежды | Я кл (кло) |
|---|---|---|---|
| Нижнее белье | Платья и юбки | ||
| Хороший | 0.01 | Юбка (тонкая) | 0.14 |
| Трусики | 0.03 | Юбка (толстая) | 0.23 |
| Мужские трусы | 0.04 | Без рукавов, овальный вырез (тонкий) | 0.23 |
| футболка | 0.08 | Без рукавов, овальный вырез (толстый), т.е. джемпер | 0.27 |
| Полускольжение | 0.14 | Платье-рубашка с коротким рукавом (тонкое) | 0.29 |
| Длинные трусы нижнего белья | 0.15 | Платье-рубашка с длинными рукавами (тонкое) | 0.33 |
| Полное скольжение | 0.16 | Платье-рубашка с длинными рукавами (плотное) | 0.47 |
| Длинный верх нижнего белья | 0.20 | ||
| Обувь | Свитера | ||
| Спортивные носки длиной до щиколотки | 0.02 | Жилет без рукавов (тонкий) | 0.13 |
| Колготки/чулки | 0.02 | Жилет без рукавов (толстый) | 0.22 |
| Сандалии/стринги | 0.02 | С длинным рукавом (тонкий) | 0.25 |
| Обувь | 0.02 | Длинный рукав (толстый) | 0.36 |
| Тапочки (стеганые, на ворсовой подкладке) | 0.03 | ||
| Носки длиной до икры | 0.03 | Пиджаки и жилеты (на подкладке) | |
| Гольфы (толстые) | 0.06 | Жилет без рукавов (тонкий) | 0.10 |
| Сапоги | 0.10 | Жилет без рукавов (толстый) | 0.17 |
| Рубашки и блузки | Однобортный (тонкий) | 0.36 | |
| Блузка без рукавов/овальный вырез | 0.12 | Однобортный (толстый) | 0.44 |
| Трикотажная спортивная рубашка с короткими рукавами | 0.17 | Двубортный (тонкий) | 0.42 |
| Классическая рубашка с короткими рукавами | 0.19 | Двубортный (толстый) | 0.48 |
| Классическая рубашка с длинными рукавами | 0.25 | ||
| Фланелевая рубашка с длинными рукавами | 0.34 | Одежда для сна и халаты | |
| Толстовка с длинными рукавами | 0.34 | Короткое платье без рукавов (тонкое) | 0.18 |
| Брюки и комбинезоны | Длинное платье без рукавов (тонкое) | 0.20 | |
| Короткие шорты | 0.06 | Больничный халат с короткими рукавами | 0.31 |
| Прогулочные шорты | 0.08 | Короткий халат с короткими рукавами (тонкий) | 0.34 |
| Брюки прямые (тонкие) | 0.15 | Пижама с коротким рукавом (тонкая) | 0.42 |
| Брюки прямые (толстые) | 0.24 | Длинное платье с длинными рукавами (плотное) | 0.46 |
| Спортивные штаны | 0.28 | Короткий халат с длинными рукавами (плотный) | 0.48 |
| Комбинезон | 0.30 | Пижама с длинными рукавами (плотная) | 0.57 |
| Комбинезоны | 0.49 | Халат с длинными рукавами и запахом (плотный) | 0.69 |
Дальнейшие соображения и примеры
[ редактировать ]Другими факторами, влияющими на изоляцию одежды, являются поза и активность. Сидение или лежание изменяют теплоизоляцию из-за сжатия воздушных слоев в одежде, но в то же время - в зависимости от материалов, из которых они изготовлены - стулья и постельные принадлежности могут обеспечить значительную изоляцию. Хотя можно определить увеличение изоляции, обеспечиваемой стульями, ситуации сна или отдыха оценить труднее, если только человек не полностью неподвижен. [ 1 ] Движение тела снижает изоляцию комплекта одежды, нагнетая воздух через отверстия в одежде и/или вызывая движение воздуха внутри одежды. Этот эффект значительно варьируется в зависимости от характера движения и одежды. Поэтому точные оценки изоляции одежды для активного человека невозможны, если не проводить измерения для конкретных условий (например, с помощью шагающего манекена). Приблизительная оценка утеплителя одежды для активного человека составляет:
I cl, активный = I cl ×(0,6+0,4/M) 1,2 выполнено < M < 2,0 выполнено
где M — скорость метаболизма в метеединицах, а I cl — изоляция без активности. При скорости метаболизма менее или равной 1,2 мет корректировка не рекомендуется. [ 1 ]
Утепление одежды коррелирует с температурой наружного воздуха, рабочей температурой в помещении, относительной влажностью, а также наличием дресс-кода в рассматриваемой среде. Недавние исследования позволили разработать модели динамической прогнозируемой изоляции одежды, которые позволяют более точно рассчитывать тепловой комфорт, моделировать энергопотребление, определять размеры систем отопления, вентиляции и кондиционирования и эксплуатации зданий, чем предыдущая практика. Собственно говоря, обычно применяют упрощения (0,5 кло летом, 1,0 зимой). Это может привести к тому, что системы будут неправильно рассчитаны и/или эксплуатироваться. Модель, которая способна предсказать, как жильцы здания меняют свою одежду, значительно улучшит работу системы HVAC. [ 2 ]
Как уже упоминалось, адаптация одежды играет важную роль в достижении теплового комфорта и, вероятно, является наиболее эффективной адаптацией, которую пассажиры могут предпринять, чтобы адаптироваться к тепловой среде. Более того, вариативность одежды может зависеть и от факторов, не связанных с тепловыми условиями, например, от дресс-кода или социальных влияний, стилевых предпочтений, которые могут различаться в зависимости от пола или рабочего положения. Согласно стандарту ASHRAE-55, только если люди свободно меняют одежду в соответствии со своими тепловыми предпочтениями, допустимо использовать одно репрезентативное среднее значение для всех. [ 1 ]
Некоторые основные значения изоляции можно рассматривать как примеры типичных условий. [ 13 ]
- обнаженное тело: 0 ;
- летняя одежда: 0,6 кло;
- лыжное снаряжение: 2 шт.;
- Светополярное оборудование: 3 кл.;
- тяжелая полярная техника: 4 чел.;
- полярного пуха пуховое одеяло : 8 кл.
Температура теплового равновесия
[ редактировать ]зависит от скорости выделения тепла на единицу площади P и теплоизоляции одежды R. Температура окружающей среды, при которой тело человека будет находиться в тепловом равновесии , Эмпирическая формула: [ нужна ссылка ]
- Т = 31°С − П · Р
или, если R принять за количество замыканий, а P - за количество ватт на квадратный метр,
- Т знак равно (31 - 0,155· П · Р )°С
- Температура теплового равновесия
- человек в летнем платье (шорты и обнаженный торс) в состоянии покоя ( P = 60 Вт/м 2 , R = 0,4 кло): Т = +27 °С;
- тяжелое полярное оборудование в состоянии покоя ( P = 60 Вт/м 2 , R = 4 кло): Т = −6 °С;
- медленная ходьба в легком полярном снаряжении ( P = 120 Вт/м 2 , R = 3 кло): Т = −25 °С;
- сон в полярном пуховом одеяле ( P = 48 Вт/м 2 , R = 8 кло): Т = −28 °С;
- быстрая ходьба в тяжелом полярном снаряжении ( P = 180 Вт/м 2 , R = 4 кло) : Т = -80 °С.
См. также
[ редактировать ]- Комфорт – чувство физической или психологической легкости.
- Одежда – предметы, закрывающие часть тела.
- Защитный костюм - одежда для защиты от экстремальных условий.
- Озноб от ветра – снижение температуры тела из-за прохождения потока воздуха с более низкой температурой.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Стандарт ANSI/ASHRAE 55-2010, Термические условия окружающей среды для пребывания людей
- ^ Перейти обратно: а б Скьявон, С.; Ли, К. «Х. (2012), Модели динамической прогнозируемой изоляции одежды на основе данных о температуре наружного воздуха и рабочей температуре в помещении» (PDF) . Строительство и окружающая среда . 59 : 250–260. дои : 10.1016/j.buildenv.2012.08.024 .
- ^ Кубрич, Ивана Салопек; Скендери, Зенун (март 2013 г.). «Оценка термофизиологического комфорта с использованием принципов сенсорного анализа» . Коллегиум Антропологикум . 37 (1): 57–64. ISSN 0350-6134 . ПМИД 23697251 .
- ^ Сун, Гуовэнь (20 января 2011 г.). Повышение комфорта в одежде . Эльзевир. п. 114. ИСБН 978-0-85709-064-5 .
- ^ Стивенс, Кэти (2008). Термофизиологический комфорт и водонепроницаемая защита в защитной одежде из мягкой оболочки . Университет Лидса (Школа дизайна).
- ^ Текстильные тенденции . Публикации Истленда. 2001. с. 16.
- ^ Конференция, Текстильный институт (Манчестер, Англия) (1988). Препринт материалов конференции: Ежегодная всемирная конференция Текстильного института 1988 года, Сидней, Австралия, 10–13 июля . Текстильный институт. п. 9. ISBN 978-1-870812-08-5 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ракман, Дж. Э.; Мюррей, Р.; Чой, HS (1 января 1999 г.). «Инжиниринг систем одежды для повышения термофизиологического комфорта: Эффект отверстий» . Международный журнал науки и технологий в области одежды . 11 (1): 37–52. дои : 10.1108/09556229910258098 . ISSN 0955-6222 .
- ^ Варшней, РК; Котари, В.К.; Дхамиджа, С. (17 мая 2010 г.). «Исследование термофизиологических свойств комфорта тканей в зависимости от тонкости составляющих волокон и формы поперечного сечения» . Журнал Текстильного института . 101 (6): 495–505. дои : 10.1080/00405000802542184 . ISSN 0040-5000 . S2CID 135786524 .
- ^ Коллиер, Билли Дж. (2000). Понимание текстиля . Интернет-архив. Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. п. 539. ИСБН 978-0-13-021951-0 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Глава «Тепловой комфорт», том «Основы Справочника ASHRAE» , ASHRAE , Inc., Атланта, Джорджия, 2005 г.
- ^
« Американские солдаты на Аляске получают супер-теплую одежду». The Science News-Letter. Том 39, № 8 (22 февраля 1941 г.), стр. 124–125. Опубликовано: Общество науки и общественности» . JSTOR 3917809 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Примечания к курсу «Человеческий фактор: окружающая среда» профессора Алана Хеджа, Корнельский университет.