Изоляция одежды - это теплоизоляция, обеспечиваемая одеждой . [1] [2]
Даже если основная роль одежды заключается в защите от холода, существует также защитная одежда для защиты от тепла, например, для металлургических рабочих или пожарных. Что касается теплового комфорта, то рассматривается только первый случай.
Механизмы утепления
Есть три вида теплопередачи : кондуктивная (обмен тепла через контакт), конвекция (движение жидкостей) и излучение . [ необходима цитата ]
Воздух имеет низкую теплопроводность, но очень подвижен. Таким образом, есть два элемента, которые важны для защиты от холода [ необходимая цитата ] :
- создание слоя неподвижного воздуха, который служит изоляцией, с помощью волокон ( шерсть , мех и т. д.) [ необходима ссылка ]
- предотвращение проникновения ветра и замена слоя теплого воздуха рядом с телом [ необходима цитата ]
Еще один важный фактор - влажность . Вода лучше проводит тепло, чем воздух, поэтому, если одежда влажная из-за пота , дождя или погружения в воду, вода частично или полностью заменяет воздух между волокнами одежды , вызывая тепловые потери из-за теплопроводности и / или испарения. [ необходима цитата ]
Таким образом, теплоизоляция оптимальна при использовании трех слоев одежды:
- слой рядом с телом для гигиены (меняемый чаще, чем остальную одежду), роль которого заключается в избавлении от пота, чтобы он не оставался на коже; [ необходима цитата ]
- внешний сплоченный или плотно сплетенный слой в качестве ветрозащиты , обычно тонкий - если есть риск осадков, он должен быть непроницаемым, идеальным вариантом является текстиль, который задерживает капли воды, но позволяет водяному пару проходить, чтобы удалить испарившийся пот (о таком текстиле говорят, что он «дышит»); [ необходима цитата ]
- а между ними - «толстый» слой, который задерживает воздух и предотвращает контакт между кожей и ветрозащитным слоем (который, будучи тонким, приближается к температуре окружающей среды). [ необходима цитата ]
Три слоя воздуха между кожей и внешним слоем также играют изолирующую роль. Если одежда плотно прижата (как лямки рюкзака), изоляция в этих местах будет хуже. [ необходима цитата ]
Единицы и измерения
Изоляция одежды может быть выражена в единицах clo . [3] Clo имеет те же размеры, что и значение R, используемое для описания изоляции, используемой в жилом и коммерческом строительстве.
- 1 clo = 0,155 К · м 2 · Вт -1 ≈ 0,88 R (где R означает фут 2 · ° F · час / британская тепловая единица )
Это количество изоляции, которое позволяет человеку в состоянии покоя поддерживать тепловое равновесие в окружающей среде при температуре 21 ° C (70 ° F ) в нормально вентилируемом помещении ( скорость движения воздуха 0,1 м / с).
Существует несколько способов определения теплоизоляции одежды, обеспечиваемой одеждой, но наиболее точными согласно ASHRAE Fundamentals являются измерения на нагретых манекенах и на активных объектах . Затем уравнения можно использовать для расчета теплоизоляции. Поскольку изоляция одежды не может быть измерена для большинства обычных инженерных приложений, можно использовать таблицы измеренных значений для различных комплектов одежды. [3] Согласно стандарту ASHRAE-55 2010, существует три метода оценки теплоизоляции одежды с использованием представленных таблиц.
- Если рассматриваемый комплект достаточно хорошо совпадает с комплектом из Таблицы 1 , можно использовать указанное значение внутренней теплоизоляции одежды;
- Допустимо добавлять или вычитать предметы одежды в таблице 2 из ансамблей в таблице 1, чтобы оценить изоляцию ансамблей, которые различаются по составу одежды;
- С помощью Таблицы 2 можно определить полный ансамбль одежды как комбинацию отдельных предметов одежды . [1]
Еще одна используемая единица - это « tog »:
Название происходит от слова «togs», британского сленга, обозначающего одежду. [4]
Ансамбли одежды и швейные изделия
Описание ансамбля | I cl (clo) |
---|---|
Шорты для ходьбы, 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 длинные штаны нижнего белья. | 1,30 |
Спортивные штаны, спортивная рубашка | 0,74 |
Пижамный топ с длинными рукавами, длинные пижамные брюки, короткий халат с рукавами 3/4, тапочки (без носков) | 0,96 |
Юбка до колен, рубашка с короткими рукавами, колготки, сандалии | 0,54 |
Юбка до колен, рубашка с длинными рукавами, полная комбинация, трусики | 0,67 |
Юбка до колен, рубашка с длинными рукавами, полукомбинезон, трусики, свитер с длинными рукавами | 1,10 |
Юбка до колен, рубашка с длинными рукавами, полукомбинезон, трусики, пиджак | 1.04 |
Юбка до щиколотки, рубашка с длинными рукавами, пиджак, трусики | 1,10 |
Комбинезон с длинными рукавами, футболка | 0,72 |
Комбинезон, рубашка с длинным рукавом, футболка | 0,89 |
Утепленные комбинезоны, термобелье с длинными рукавами, длинные плавки нижнего белья. | 1,37 |
Описание одежды | I cl (clo) | Описание одежды | I cl (clo) |
---|---|---|---|
Нижнее белье | Платья и юбки | ||
Бюстгальтер | 0,01 | Юбка (тонкая) | 0,14 |
Трусики | 0,03 | Юбка (толстая) | 0,23 |
Трусы мужские | 0,04 | Без рукавов, овальный вырез (тонкий) | 0,23 |
Футболка | 0,08 | Без рукавов, овальный вырез (толстый), т. Е. Джемпер | 0,27 |
Полуслип | 0,14 | Платье-рубашка с коротким рукавом (тонкое) | 0,29 |
Длинные плавки нижнего белья | 0,15 | Платье-рубашка с длинным рукавом (тонкое) | 0,33 |
Полное скольжение | 0,16 | Платье-рубашка с длинным рукавом (плотное) | 0,47 |
Длинный верх нижнего белья | 0,20 | ||
Обувь | Свитера | ||
Спортивные носки до щиколотки | 0,02 | Жилет без рукавов (тонкий) | 0,13 |
Колготки чулки | 0,02 | Жилет без рукавов (толстый) | 0,22 |
Сандалии / стринги | 0,02 | Длинный рукав (тонкий) | 0,25 |
обувь | 0,02 | Длинный рукав (толстый) | 0,36 |
Тапочки (стеганые, на ворсовой подкладке) | 0,03 | ||
Носки до щиколотки | 0,03 | Пиджаки и жилетки (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 / с овальным вырезом | 0,12 | Однобортный (толстый) | 0,44 |
Трикотажная спортивная рубашка с короткими рукавами | 0,17 | Двубортный (тонкий) | 0,42 |
Рубашка с короткими рукавами | 0,19 | Двубортный (толстый) | 0,48 |
Рубашка с длинным рукавом | 0,25 | ||
Фланелевая рубашка с длинными рукавами | 0,34 | Пижамы и халаты | |
Толстовка с длинным рукавом | 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 |
Шорты для ходьбы | 0,08 | Короткий халат с короткими рукавами (тонкий) | 0,34 |
Прямые брюки (тонкие) | 0,15 | Пижамы с коротким рукавом (тонкие) | 0,42 |
Прямые брюки (толстые) | 0,24 | Длинное платье с длинным рукавом (плотное) | 0,46 |
Спортивные штаны | 0,28 | Халат с короткими рукавами и длинными рукавами (толстый) | 0,48 |
Комбинезон | 0,30 | Пижамы с длинным рукавом (толстые) | 0,57 |
Комбинезоны | 0,49 | Халат с длинными рукавами и запахом (толстый) | 0,69 |
Дальнейшие соображения и примеры
Другими факторами, влияющими на изоляцию одежды, являются осанка и активность. Сидение или лежа изменяет теплоизоляцию из-за сжатия воздушных слоев в одежде, но в то же время - в зависимости от материалов, из которых они сделаны - стулья и постельные принадлежности могут обеспечить значительную изоляцию. Хотя можно определить усиление теплоизоляции, обеспечиваемой стульями, ситуации сна или отдыха оценить труднее, если человек не полностью неподвижен. [1] Движение тела снижает изоляцию 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. Таким образом, точные оценки теплоизоляции одежды для активного человека недоступны, если только измерения не производятся для конкретного состояния (например, с помощью шагающего манекена). Примерная оценка утеплителя одежды для активного человека:
I cl, active = I cl × (0,6 + 0,4 / M) 1,2 встречено
где M - скорость метаболизма в метеорологических единицах, а I cl - изоляция без активности. Если уровень метаболизма ниже или равен 1,2, корректировка не рекомендуется. [1]
Изоляция одежды зависит от температуры наружного воздуха, рабочих температур в помещении, относительной влажности, а также от наличия дресс-кода в соответствующей среде. В недавних исследованиях были разработаны динамические прогностические модели теплоизоляции одежды, которые позволяют более точно рассчитывать тепловой комфорт, моделировать энергопотребление, определять размеры систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и эксплуатацию здания, чем ранее. Собственно говоря, обычно используются упрощения (летом 0,5 кло, зимой 1,0). Это может привести к неправильному размеру и / или эксплуатации систем. Модель, которая может предсказать, как обитатели здания меняют 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 могут сделать пассажиры, чтобы адаптироваться к тепловой среде. Более того, изменчивость одежды может также зависеть 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 регулируют одежду в соответствии со своими тепловыми предпочтениями, допустимо использовать единое репрезентативное среднее значение для всех. [1]
Некоторые базовые значения изоляции можно рассматривать как примеры типичных условий [5]
- голое тело: 0;
- летняя одежда: 0,6 кл;
- лыжная экипировка: 2 шт .;
- легкое полярное оборудование: 3 кл .;
- тяжелая полярная техника: 4 кл .;
- полярное вниз одеяло : 8 кло.
Температура теплового равновесия
Температура окружающей среды , при которой чей - то тело будет при тепловом равновесии зависит от скорости генерации тепла в расчете на единицу площади P и тепловой insulance части одежды R . Эмпирическая формула: [ необходима цитата ]
- Т = 31 ° C - P · R
или, если R - это количество закрытий, а P - количество ватт на квадратный метр,
- Т = (31 - 0,155 · P · R ) ° С
- Температура теплового равновесия
- человек в летней одежде (шорты и голый торс) в покое ( P = 60 Вт / м 2 , R = 0,4 кло): T = +27 ° C;
- тяжелое полярное оборудование в состоянии покоя ( P = 60 Вт / м 2 , R = 4 кл.): T = −6 ° C;
- медленная ходьба в легком полярном снаряжении ( P = 120 Вт / м 2 , R = 3 clo): T = −25 ° C;
- спать в полярном одеяле ( P = 48 Вт / м 2 , R = 8 clo): T = −28 ° C;
- быстрая ходьба в тяжелом полярном снаряжении ( P = 180 Вт / м 2 , R = 4 кл.): T = −80 ° C.
Смотрите также
- Холодный ветер
Рекомендации
- ^ a b c d e Стандарт ANSI / ASHRAE 55-2010, Температурные условия окружающей среды для проживания человека
- ^ a b Schiavon, S .; Ли, К. «Х. (2012), Динамические прогнозные модели изоляции одежды на основе рабочих температур наружного воздуха и помещений» (PDF) . Строительство и окружающая среда . 59 : 250–260. DOI : 10.1016 / j.buildenv.2012.08.024 .
- ^ a b c d Глава, посвященная тепловому комфорту, том Основы руководства ASHRAE , ASHRAE , Inc., Атланта, Джорджия, 2005.
- ^ " " Американские солдаты на Аляске Получить супер-теплый Togs "The Science News-Letter Vol 39, No. 8 (22 февраля 1941), стр 124-125 Опубликовано:..... Общество для науки и общественности" . JSTOR 3917809 . Отсутствует или пусто
|url=
( справка ) - ^ Заметки к курсу «Человеческий фактор: окружающая среда» профессора Алана Хеджа, Корнельский университет