Лекция 1. Введение (стр. 5 )

Таким образом, преимущество имеет одежда «замкнутого» типа (комбинезон, или куртка и брюки, или полукомбинезон), свободно облегающая тело 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 одежды «открытого» типа (пальто, куртки) необходимо обеспечивать плотное прилегание ее к поверхности тела.

С целью определения наиболее оптимальных припусков на свободное облегание в области груди (Пг) и в области талии (Пт) для сохранения теплового баланса были проведены исследования в микроклиматической камере. Физиолого-гигиенической оценке были подвергнуты комплекты зимней спецодежды с различными припусками на свободное облегание (таблица).

Таблица

Распределение припусков на свободное облегание в комплектах зимней спецодежды.

Конструктивный участок	Припуск Пт, см	Распределение припуска, %	Припуск Пт, см	Распределение припуска, %
15	17	19	2	5	8
Куртка
Спинка	5,9	6,6	7,3	39,0	-	-	-	-
Пройма	3,5	4,0	4,5	23,5	-	-	-	-
Полочка	5,6	6,4	7,2	37,5	-	-	-	-
Брюки
Передняя половинка	-	-	-	-	1,0	2,5	4,0	50
Задняя половинка	-	-	-	-	1,0	2,5	4,0	50

Принимая во внимание, что тепловое сопротивление воздушных прослоек в одежде определяется степенью их инертности, а последняя при прочих равных условиях зависит от скорости ветра, воздухопроницаемости пакета материалов, интенсивности физической работы, для исследования были выбраны соответствующие условия. Полученные результаты показали, что в относительно спокойном наружном воздухе увеличение припуска на свободное облегание с15 до 19 см сопровождается некоторым увеличением Rсум комплекта спецодежды как для случая пребывания человека в состоянии физического покоя (на 10%), так при выполнении физической работы (на 7%). Данное увеличение Rсум эквивалентно увеличению толщины пакета материалов соответственно на 4 и 1,6 мм.

При выполнении физической работы, обусловливающей вентиляцию пододежного пространства, Rсум одежды с припуском 19 см снижается несколько больше (на16%), чем с припусками 15 и 17 см (на 12-14%). При ветре, наоборот, Rсум комплекта одежды обратно пропорционально величине припуска, причем чем больше скорость ветра и воздухопроницаемость пакета материалов, тем в большей мере выражена эта зависимость[4,5].

Данная закономерность определяет и требования к припускам на свободное облегание одежды согласно условиям, в которых предполагается ее эксплуатация:

в одежде (вида куртка и брюки, комбинезон), предназначаемой для защиты от пониженных температур в закрытых помещениях (например, при работе в холодных камерах) или в климатических регионах, где преобладает относительно небольшая скорость ветра (<2 м/с), целесообразно предусматривать наибольший припуск на свободное облегание (Пг=19 см)с с учетом указанной выше эквивалентной поправки на толщину пакета материалов;

при проектировании одежды того же вида для эксплуатации в районах с преобладанием высоких скоростей ветра (>2 м/с) более благоприятными в отношении повышения теплозащитных функций являются меньшие припуски на свободное облегание (Пг=15-16см), особенно если в качестве верха спецодежды применяются материалы с воздухопроницаемостью более 15дм3/(м2∙с) (при p=196 Па).

Конструктивные элементы и их роль в регулировании теплозащитных свойств одежды. Регулирование теплозащитных свойств особенно важно применительно к одежде специального назначения, когда в течении рабочей смены изменяются интенсивность физической работы (чередующейся с периодами отдыха) человека и метеорологические условия (температура воздуха, скорость ветра, интенсивность солнечного излучения). Оно может быть осуществлено благодаря применению многослойных утеплителей (пристегивающихся к основному материалу, утепляющей прокладки, утепленного белья и т. д.) и различных вентиляционных устройств. Регулирование Rсум одежды осуществляется в этом случае за счет изменения толщины утеплителя путем комбинирования его слоев или путем нарушения инертности воздушных прослоек.

Защита от ветра (помимо использования материалов соответствующей воздухонепроницаемости, см. ниже) может быть обеспечена специальными клапанами по линии застежки куртки и брюк, капюшоном, напульсниками, конструктивными элементами, защищающими лицо[4,5].

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.

Наиболее целесообразным является комплект зимней одежды, утеплитель которой выполнен разъемным: пристегивающимся к материалу верха или в виде утепленного белья [4,5]. 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.

Результаты физиолого-гигиенических исследований комплекта зимней спецодежды с вентиляционными устройствами показали, что они оказывают существенное влияние на показатели микроклимата под одеждой и теплоотдачу организма.

Вентиляционные отверстия, особенно при ветре, снижая суммарное тепловое сопротивление комплекта спецодежды, расширяют температурный диапазон, в котором может сохраняться тепловое состояние человека на уровне оптимального или допустимого.

Например, открывание застежек-молний, располагающихся в средней части рукава (на внутренней поверхности), нижней части куртки (спереди и сзади), при скорости ветра 5 м/с приводит к увеличению средневзвешенного потока на 11% (в области туловища на 22%). Суммарное тепловое сопротивление комплекта одежды в целом уменьшается на 12%, что эквивалентно расширению комфортного диапазона температуры наружного воздуха (при уровне энерготрат человека 290 Вт) на 5,5 °С. это означает, что если комплект спецодежды с закрытыми вентиляционными отверстиями обеспечивает тепловой комфорт при tВ=-15°С, то с открытыми – при tВ=--9,5°С. Выполнение работ при этой температуре воздуха с закрытыми вентиляционными отверстиями приводит к перегреванию организма, которое может вызвать снижение работоспособности и повлечь за собой простудные заболевания.

Применение вентиляционных устройств в зимней одежде эффективно лишь в том случае, если их локализация учитывает характер физической деятельности человека. Так, в брюках для уменьшения теплоизоляции нижней половины тела вентиляционные отверстия (если работа связана с интенсивной ходьбой) целесообразно располагать в области боковых швов (бедра). Вентиляционные отверстия в боковых швах куртки эффектны лишь при выполнении человеком маховых движений.

Как уже упоминалось (см. п.4,2) , теплоизоляционные свойства одежды в основном (особенно при относительно спокойном воздухе) определяются толщиной пакета материалов [4,3]. Однако согласно изложенному выше на их показатели оказывают влияние и особенности конструктивных решений, в связи с чем ниже рассматривается зависимость суммарного теплового сопротивления готовой одежды и толщины пакета ее материалов.

Влияние толщины пакета материалов на суммарное тепловое сопротивление одежды. Как говорилось выше, теплоизоляционные свойства материалов обусловлены главным образом присутствием заключенного в них инертного воздуха и мало зависят от вида волокон. Между тепловым сопротивлением материалов и пакетов материалов и их толщиной существует прямолинейная связь, которая несколько нарушается для пакетов материалов большой толщины (³16 мм). Эти данные позволяют практически, исходя из толщины пакета материалов, подойти к проектированию одежды с необходимой величиной теплового сопротивления.

Данные, полученные при исследовании зависимости теплового сопротивления готового изделия (комбинезона, куртки и брюк) от толщины пакета его материалов, показали, что эта зависимость имеет криволинейный характер (рисунок 4,1) и может быть представлена уравнением: Rсум=0,126-0,044d-0,000678d2.

где Rсум – средневзвешенное тепловое сопротивление одежды в целом (включая защиту головы, стоп, кистей), м2·ºС/Вт; δ- средневзвешенная толщина пакета материалов одежды (включая защиту головы, стоп, кистей), мм.

Рис. Зависимость суммарного теплового сопротивления различных участков одежды от толщины пакета ее материалов.

Определенное значение в этом случае имеет вид изделия. Например, эффективность утепления (т. е. степень увеличения теплового сопротивления одежды на единицу толщины пакета материалов) за счет увеличения толщины пакета материалов в изделиях вида комбинезон, куртка и брюки выше чем в изделии вида пальто.

Небольшие изменения теплового сопротивления одежды (вида комбинезон, куртка и брюки) наблюдается при увеличении толщины пакета материалов от 0 до 11 мм. на этом участке графика зависимость близка к линейной. Увеличение толщины пакета материалов одежды более 23 мм приводит лишь к незначительному увеличению теплового сопротивление одежды в целом. По мере увеличения толщины пакета материалов уменьшается доля теплового сопротивления воздушных прослоек (таблица), что является отрицательным фактором, так как повышается материалоемкость одежды.

Таблица

Удельный вес теплового сопротивления материалов и воздушных прослоек комбинезонов различной толщины, %

Область тела	Толщина пакета материалов комбинезона, мм
6	11	23	36
М	В	М	В	М	В	М	В
Голова	95	5	-	-	-	-	-	-
Туловище	21	79	25	75	35	65	45	55
Плечо	20	80	28	72	37	63	63	37
Кисть	44	56	47	53	77	23	-	-
Бедро	24	76	28	72	43	67	59	41
Голень	42	58	37	63	60	40	75	25
Стопа	40	60	43	57	65	35	-	-
Средневзвешенное значение	28	72	32	68	48	52	64	36

Уменьшение доли воздушных прослоек служит одной из причин линейной зависимости теплового сопротивления одежды от толщины пакета ее материалов. Поэтому при разработке одежды для защиты от холода важно сохранить стабильное соотношение между тепловыми сопротивлениями воздушных прослоек и непосредственно материалов.