ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДЕЖДЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ХОЛОДА

В связи с разнообразием климата и условий жизнедеятельности человека одежда для защиты его от холода должна изготовляться с различными теплофизическими параметрами, соответствующими реальным условиям её эксплуатации. Чтобы создать такую одежду, необходимы сведения о ряде физиологических показателей и о зависимости теплозащитных функций одежды в целом от технических параметров пакета материалов и конструкции одежды.

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОДЕЖДЫ И НЕКОТОРЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПАКЕТА ЕЕ МАТЕРИАЛОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОДЕЖДЫ

Создание нормального микроклимата непосредственно вокруг тела человека, обеспечение его нормального теплового состояния во многом определяются конструкцией одежды и техническими параметрами пакета ее материалов (например, их толщиной, воздухопроницаемостью и влагопроводностыо).

Влияние вида конструкции одежды на показатели ее теплозащитных свойств. В связи с тем что теплоизоляционные свойства одежды во многом определяются подвижностью заключенного в ней воздуха, следует предположить, что тепловое состояние человека при прочих равных условиях будет зависеть от вида конструкции одежды, обусловливающей различное попадание наружного воздуха в пододежное пространство.

Наибольшими теплоизоляци­онными свойствами обладает комбинезон. По отношению к терми­ческому сопротивлению комбинезона термическое сопротивление куртки и брюк составляет 94,5%, пальто — 91,5%.

Большее, чем у пальто, термическое сопротивление комбинезо­на и куртки с брюками в условиях относительно спокойного возду­ха обусловлено большим утеплением нижних конечностей. Каких-либо существенных различий в теплоизоляции туловища не наблюдается.

При движении человека теплоизоляционные свойства его одеж­ды снижаются. Во время ходьбы (3,0—3,5 км/ч) теплопотери чело­века, одетого в комбинезон или куртку с брюками, увеличиваются на 6—8%, одетого в пальто — на 24%. При этом термическое со­противление конструкции одежды в первых двух случаях уменьшается на 5,5— 7,5%, а во втором — на 20%. Наибольшие различия наблюдаются в области нижних конечностей. Тепловой поток в области нижних конечностей во время ходьбы увеличивается у одетых в комбине­зон и куртку с брюками на 16,4%, в пальто — на 36,9%’. Термиче­ское сопротивление конструкции одежды в этой области снижается соответст­венно на 13,6 и 28,4%. Если теплоизоляционные свойства одежды в комплекте с комбинезоном принять за 100%, то термическое со­противление одежды, включающей куртку и брюки, составит 91%, пальто — 77%.

Снижение теплоизоляционных свойств конструкции одежды во время движе­ний может играть и положительную роль (например, при поддер­жании теплового баланса человека в процессе выполнения им физической работы).

Так, во время ходьбы (3 км/ч) энерготраты человека, одето­го в пальто, увеличиваются примерно на 36%, а теплопотерн ра­диацией и конвекцией — на 24%, т. Е. Большая часть дополнитель­но образующегося в организме тепла фактически отдается во внешнюю среду за счет усиления вентиляции пододежного прост­ранства. При той же физической активности в организме человека, одетого в комбинезон, происходит накопление тепла, так как энерготраты в данном случае увеличиваются намного больше на 36%), чем теплопотери (на 6%). Поэтому при конструировании одежды в комбинезонах, куртках и брюках должны быть предусмотрены специальные устройства способствующие вентиляции пододежного пространства и снижению теплоизоляционных свойств одежды при усилении физической деятельности.

Теплоизоляционные свойства одежды при различном прилегавнии ее к поверхности тела человека. Теплоизоляционные свойства одежды во многом определяются толщиной конструирования ее пакета, которая включает толщину материалов и воздушных прослоек. Исходя из этого следовало ожидать, что путем увеличения толщины воздушных прослоек в одежде можно повысить ее термическое сопротивление. Однако результаты исследований ряда авторов показывают что эффективно это лишь в определенных пределах толщины воздушных прослоек (5 мм).

При ветре роль воздушных прослоек в повышении термического сопротивления уменьшается. В этих условиях определенное значение имеет воздухопроницаемость пакета материалов одежды, например, при воздухопроницаемости, равной 60 дм3/(м2-с), термическое сопротивление пакета материалов, плотно прилегающего к поверхности прибора, оказывается больше, чем при наличии воздушной прослойки. Следует также ожидать, что эффективность, воздушных прослоек в повышении термического сопротивления, одежды зависит от ее вида.

Исследования показали, что термическое сопротивление расклешенного пальто ниже, чем плотно прилегающего. Это можно объяснить большей конвекцией воздуха под расклешенным пальто. Однако следует предположить, что в «замкнутой» одежде, подвижность воздуха в пододежном пространстве меньше, в результате чего и воздушная прослойка, обусловленная степенью прилегания одежды к поверхности тела человека, играет положительную роль.

Авторами исследованы два комбинезона, пакет конструкции одежды которых состоял из ткани верха (капроновая), утеплителя (один слой полушерстяного вязально-прошивного ватина), подкладки (сатин). Толщина пакета материалов комбинезона составляла 5,3 мм (при давлении 196 Па, или 2 гс/см2), воздухопроницаемость — 58 дм3/(м2-с).

Комбинезоны отличались один от другого степенью прилегания к телу и были сконструированы с учетом особенностей конкретной фигуры.

Припуск на свободу облегания во втором комбинезоне был стандартным, принятым для данного вида изделия с целью обес­печения свободы движений человека.

Полученные данные свидетельствовали о том, что при плотном прилегании комбинезона к телу человека теплопотери его в усло­виях относительно неподвижного воздуха выше, а температура кожи — ниже, чем при свободном облегании. Различия между средневзвешенными величинами теплового потока составляют 14%, между средневзвешенными показателями температуры кожи — 0,4°С. Ука­занные различия в радиационно-конвективных теплопотерях и температуре кожи обусловлены различиями в теплозащитных свойствах этих комбинезонов, составляющих 14%. Таким образом, одежда «закрытого» типа конструкции, более плотно прилегающая к поверх­ности тела человека при одной и той же толщине пакета ее мате­риалов, имеет худшие показатели теплоизоляции. Причиной этого следует считать меньшую фактическую толщину одежды в резуль­тате вытеснения воздушных прослоек.

Подобное явление наблюдается и при надевании под верхнюю одежду большого количества предметов, которые, с одной стороны, мобилизуют воздух, а с другой,—уменьшают толщину воздушной

Прослойки.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что и при ветре термическое сопротивление комбинезона, свободно облегаю­щего фигуру, выше, чем прилегающего. В то же время в конструкции одежды пакеты ма­териалов той же воздухопроницаемости при неплотном прилегании их к поверхности (5 мм) имеют меньшее термическое сопро­тивление. По-видимому, это обусловлено тем, что при эксплуата­ции одежды воздействию ветра подвергается только часть поверх­ности тела человека. При этом в результате особенностей конфи­гурации тела давление, создаваемое движущимся воздухом, не на всех его участках одинаково, вследствие чего и фактическая воз­духопроницаемость, и снижение термического сопротивления одеж­ды на различных участках тела человека неодинаковы.

Так, при направлении ветра в спину термическое сопротивле­ние плотно прилегающего комбинезона снижается в области лопаток на 50% (при скорости ветра 3 м/с), а в области поясни­цы— на 8%’ при практически одинаковых исходных величинах. Если же на человеке надет свободно облегающий комбинезон, тер­мическое сопротивление в области спины уменьшается примерно на такую же величину (48%), а в области поясницы, где одежда прилегает меньше, — на 14 %. Это означает, что охлаждение уча­стков тела, непосредственно подвергающихся воздействию ветра, зависит от степени прилегания одежды к поверхности тела. Участки тела, к которым одежда прилегает неплотно, охлаждают» больше.

Анализ изменений температуры кожи и теплового потока в других участках поверхности тела показал, что при эксплуатации свободно облегающего комбинезона теплопотери на большинства участков поверхности тела человека ниже, а температура колец выше. Исключение, как было отмечено выше, составляет область поясницы. Это дает основание говорить о необходимости, конструирования одежды, с плотным прилеганием в этой области с целью предотвращения охлаждения при воздействии ветра.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о преимуществах конструкций одежды «замкнутого» типа (комбинезон, или куртка и брюки, или полукомбинезон), свободно облегающей теля человека. В этом случае при проектировании верхней одежды необходимо учитывать толщину предметов одежды, надеваемых под нее, чтобы сохранить определенную свободу облегания тела изделием. При проектировании конструкций одежды «открытого» типа (пальто, куртки) необходимо обеспечивать плотное прилегание ее к поверхности тела.

Влияние толщины пакета материалов на термическое сопротивление одежды (в условиях относительно неподвижного воздуха)

Как говорилось выше, теплоизоляционные свойства материалом обусловлены главным образом присутствием заключенного в ним инертного воздуха и мало зависят от вида волокон. Между термическим сопротивлением материалов или пакетов материалов и их толщиной существует прямолинейная связь, которая несколько нарушается для пакетов материалов большой толщины (16 мм). Эти данные позволяют практически, исходя из толщины пакета а материалов, подойти к проектированию конструкции одежды с необходимой величиной термического сопротивления.

Наибольшие изменения термического сопротивления конструкции одежды (комбинезон, куртка и брюки) наблюдаются при увеличении толщины пакета материалов от 0 до 11 мм. Увеличение толщины пакета материалов одежды более 23 мм приводит лишь к незначительному увеличению термического сопротивления одежды в целом. По мере увеличения толщины пакета материалов уменьшается доля термического сопротивления воздушных прослоек, что является отрицательным показателем, так как увеличивается материалоемкость одежды.

В одежде, в комплект которой входит пальто, наименьшая эффективность утепления наблюдается в области бедер, для которой характерна усиленная вентиляция пододежного пространства. Поэтому в конструкции одежды утепление бедер путем увеличения толщины пальто на этом участке нецелесообразно.

Неодинаковая эффективность утепления различных областей тела человека была положена в основу распределения теплоизоляционных материалов в одежде. При этом исходили из того, что ес­ли эффективность утепления различных областей тела человека неодинакова, то в конструкции одежды целесообразно в большей степени увеличивать тол­щину пакета материалов на тех участках одежды, где благодаря этому можно достичь и большего увеличения термического сопро­тивления (например, в областях туловища, плеча), так как уве­личение толщины пакета материалов на других участках одежды после достижения определенного предела не приводит к повыше­нию теплоизоляционных свойств одежды.

Показателем эффективности утепления каждого участка тела человека служит отношение суммарного термического сопротивле­ния одежды, определенного на этом участке, к средневзвешенной величине термического сопротивления одежды в целом. Чем выше средневзвешенная толщина одежды, тем более неравномерна теп­лоизоляция различных областей тела человека.

Зная, какую средневзвешенную толщину пакета материалов должна иметь одежда, чтобы обеспечивать необходимый теплоизо­ляционный эффект, можно рассчитать рациональную толщину па­кета материалов на каждом ее участке. Данный подход к вопросу утепления различных областей тела человека позволяет повысить термическое сопротивление одежды в целом, не увеличивая общего расхода материалов

Одновременно такая одежда создает благоприятные условия для теплоотдачи с различных областей тела и обеспечивает нормаль­ную топографию температуры кожи.

Зависимость показателей теплозащитных свойств одежды от скорости ветра и воздухопроницаемости пакета материалов. Так как теплоизоляционные свойства одежды обусловлены в основном заключенным в ней инертным слоем воздуха, ветер, проникая внутрь одежды и усиливая конвекцию в материалах и пододежном пространстве, снижает ее защитный эффект. Данные, имеющиеся в литературе, свидетельствуют о том, что в условиях ветрового воздействия в конструкциях одежды, теплоизоляционные свойства пакетов материалов зависят от их воздухопроницаемости и в меньшей степени от их толщины.

Несмотря на то, что вопросу влияния ветра и воздухопроницаемости материалов на теплоизоляционные свойства одежды посвящено много исследований, все же эти данные, полученные в основном на теплофизических приборах, не отражают всего многообразия факторов, относящихся к готовой одежде и эксплуатации ее человеком.

Показатели теплозащитных свойств одежды «закрытого» типа (куртка и брюки, комбинезон). В условиях ветра различия в сум­марном термическом сопротивлении участков одежды, обусловлен­ные различной толщиной пакета материалов конструкции одежды, сглаживаются, если эти участки подвергаются непосредственному воздействию движущегося воздуха. Так, при относительно спокойном воздухе I увеличение толщины пакета материалов в области плеча с 23 до I 36 мм приводит к повышению суммарного термического сопротивления на 15%, а при скорости ветра 4 и 10 м/с (при условии обдувания плеча) различия в теплоизоляции этого участка при воздухопроницаемости пакета материала, приблизительно равном 40 дм3/(м2-°С), практически сглаживаются. Происходит это, по-видимому, потому, что с увеличением толщины теплоизоляционного слоя в нем происходит усиление конвекции. Этот факт, наблюдаемый при относительно спокойном воздухе и являющийся одной из причин нелинейной зависимости теплового сопротивления одежды от ее толщины, приобретает в условиях ветра еще большую значимость. Однако зависимость средневзвешенного термического сопротивления одежды от толщины пакета ее материалов сохраняется! И в условиях ветра, так как воздействию ветра подвергается лишь I часть поверхности тела человека. Например, при увеличении толщины пакета материалов с 23 до 36 мм термическое сопротивление одежды вне зависимости от скорости ветра увеличивается на 10%. Зависимость средневзвешенных величин теплового потока, температуры кожи, дефицита тепла в организме и теплового сопротивления одежды от скорости ветра носит линейный характер. Степень уменьшения суммарного термического сопротивления одежды зависит как от скорости ветра, так и от воздухопроницае­мости пакета материалов. При этом предполагается, что определенная величина воздухопроницаемости пакета материалов обеспечивается либо благодаря основной ткани, либо благодаря специальной прокладке, размещаемой под основной тканью.

Все исследователи указывают на преимущества конструкции одежды сво­бодного покроя, обеспечивающей хорошую вентиляцию пододежного пространства, что требуется для лучшего удаления выделяю­щегося пота. Одежда свободного покроя уменьшает температуру и влажность воздушных прослоек, понижает температуру кожи.

Так, данные Ю. В. Вадковской показывают, что при прочих равных условиях влажность воздуха под обмундированием, тесно прилегающим к поверхности тела, составляет в первой воздушной прослойке (между телом и бельем) 64%, а во второй (между бельем и верхним слоем) —57,9%; под обмундированием, свободно облегающим тело, — соответственно 58,4 и 40,5%.

Открытый воротник, вентиляционные устройства способствуют воздухообмену, усиливают испарение влаги с поверхности кожи и уменьшают степень перегревания организма.

При конструировании специальной одежды летнего назначения на первое место могут выступать ее защитные свойства, например защита от пыли, нефтепродуктов и т. Д. Придание материалам защитных свойств, как правило, снижает показатели воздухе и влагопроводности. Последнее по возможности должно компенсироваться улучшением конструкции одежды (увеличением вентиляции пододежного пространства) и регламентированием времени непрерывного пользования ею. Критерием времени непрерывного пользования одеждой служат показатели теплового состояния человека, соответствующие допустимому функциональному состоянию.

Присоединяйтесь к 11000 швейников!
Получайте 2 раза в неделю лучшие статьи и видео по швейному бизнесу на свой емейл!

НЕ УПУСТИТЕ ВОЗМОЖНОСТЬ СДЕЛАТЬ ДОБРОЕ ДЕЛО: НАЖМИТЕ НА КНОПКУ СОЦИАЛЬНОЙ СЕТИ В КОТОРОЙ ВЫ ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ, ЧТОБЫ ДРУГИЕ ЛЮДИ ТОЖЕ ПОЛУЧИЛИ ПОЛЬЗУ ОТ ЭТОГО МАТЕРИАЛА.

Комментирование ВКонтакте:

Комментирование Facebook

0 Комментарии “ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДЕЖДЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ХОЛОДА

Добавить комментарий