Моделирование процесса переноса тепла через пакет одежды от тела человека в окружающую среду

При проектировании теплозащитной одежды необходимо иметь в виду, что ее тепловое сопротивление в конечном счете должно оцениваться совокупным изолирующим действием готовой конструкции и пакета изделий.

Теплозащитные свойства одежды определяются тепловым сопротивлением материалов пакета, а также наличием в нем воздушных прослоек. Значение каждого из этих элементов в теплоизоляции организма при различных условиях эксплуатации одежды неодинаково. В случае пребывания человека в состоянии физического покоя большая часть суммарного теплового сопротивления одежды приходится на тепловое сопротивление воздушных прослоек. При движении, воздействии, увеличении массы одежды возрастает доля материалов в суммарном тепловом сопротивлении, а доля воздушных прослоек существенно уменьшается.

Наибольшее значение в теплоизоляции человека принадлежит тепловому сопротивлению пакета материалов, конструкции же одежды отводится дополнительная роль, хотя немаловажная.

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 одежды, обусловливающей различное попадание наружного воздуха в пододежное пространство.

В таблице 9 приведены некоторые физиолого-гигиенические показатели, позволяющие оценить теплоизоляционные свойства одежды различного вида в условиях относительно спокойного воздуха.

Данные таблицы показывают, что лучшими теплоизоляционными свойствами обладает комбинезон. По отношению к тепловому сопротивлению комбинезона тепловое сопротивление куртки и брюк составляет 94,5 %, пальто – 91,5 %.

При движении человека теплоизоляционные свойства его одежды снижаются. Во время ходьбы (3–3,5 км/ч) теплопотери человека, одетого в комбинезон или куртку с брюками, увеличиваются на 6–8 %, одетого в пальто – на 24 %. При этом тепловое сопротивление одежды в первых двух случаях уменьшается на 5,5–7,5 %, а во втором – на 20 %. Наибольшие различия наблюдаются в области нижних конечностей.

Таблица 9

Физиолого-гигиенические показатели теплоизоляционных

 свойств одежды

Тепловой поток в области нижних конечностей во время ходьбы увеличивается у одетых в комбинезон или куртку с брюками на 16,4 %, в пальто – на 36,9 %. Тепловое сопротивление одежды в этой области снижается соответственно на 13,6 и 28,4 %. Если теплоизоляционные свойства одежды в комплекте с комбинезоном принять за 100 %, то тепловое сопротивление одежды, включающей в себя куртку и брюки, составит 91 %, пальто – 77 %.

Снижение теплоизоляционных свойств одежды во время движения может играть и положительную роль (например, при поддержании теплового баланса человека в процессе выполнения им физической работы). Так, во время ходьбы (со скоростью около 3 км/ч) энерготраты человека, одетого в пальто, увеличиваются примерно на 36 %, а теплопотери 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 (6 %). Поэтому в комбинезоне, куртке и брюках должны быть предусмотрены специальные устройства, способствующие вентиляции пододежного пространства и снижению теплоизоляционных свойств одежды при усилении физической деятельности.

Одно из требований к вентиляционным устройствам в одежде зимнего назначения – предупреждение попадания наружного холодного воздуха в пододежное пространство (между поверхностью тела и первым слоем одежды). Несоблюдение этого требования, особенно на фоне общего перегревания при физической работе и повышенного потоотделения, может быть причиной возникновения заболеваний простудного характера.

Защита от ветра в изделии (помимо использования материалов соответствующей воздухопроницаемости) обеспечивается специальными клапанами по линии застежки куртки и брюк, капюшоном, напульсниками, конструктивными элементами, защищающими лицо [1].

Наиболее целесообразным для защиты от холода является комплект зимней одежды, утеплитель в которой выполнен разъемным: пристегивающимся к материалу верха или в виде утепленного белья [25]. В этом случае вентиляционные устройства целесообразно располагать в верхнем костюме таким образом, чтобы холодный наружный воздух проходил между двумя слоями утеплителя и не вызывал чрезмерного охлаждения поверхности тела.