Kläder isolering
Klädisolering är den värmeisolering som kläder ger .
Även om klädernas huvudsakliga roll är att skydda mot kyla, finns skyddskläder också för att skydda mot värme, till exempel för metallurgiska arbetare eller brandmän. När det gäller termisk komfort beaktas endast det första fallet.
Termofysiologisk komfort
Termofysiologisk komfort är kapaciteten hos klädmaterialet som gör balansen av fukt och värme mellan kropp och miljö. Det är en egenskap hos textilmaterial som skapar lätthet genom att upprätthålla fukt och termiska nivåer i en människas vilande och aktiva tillstånd. Valet av textilmaterial påverkar avsevärt bärarens komfort. Olika textilfibrer har individuella egenskaper som passar i olika miljöer. Naturfibrer andas och absorberar fukt, och syntetiska fibrer är hydrofoba; de stöter bort fukt och låter inte luft passera. Olika miljöer kräver ett varierat urval av klädmaterial. Därför är det lämpliga valet viktigt. De viktigaste faktorerna som påverkar termofysiologisk komfort är den permeabla konstruktionen, värme- och fuktöverföringshastigheten.
Mekanismer för isolering
Det finns tre typer av värmeöverföring : ledning (utbyte av värme genom kontakt), konvektion (rörelse av vätskor) och strålning . [ citat behövs ]
Luft har låg värmeledningsförmåga men är mycket rörlig. Det finns alltså två faktorer som är viktiga för att skydda mot kyla [ citat behövs ] :
- sätta upp ett lager av stillastående luft som fungerar som isolering, genom att använda fibrer ( ull , päls , et cetera) [ citat behövs ]
- stoppa vinden från att tränga in och ersätta lagret av varm luft nära kroppen [ citat behövs ]
En annan viktig faktor är luftfuktigheten . Vatten är en bättre ledare av värme än luft, så om kläderna är fuktiga - på grund av svett , regn eller nedsänkning - ersätter vatten en del eller all luft mellan fibrerna i kläderna , vilket orsakar värmeförlust genom ledning och/eller avdunstning. [ citat behövs ]
Värmeisolering är alltså optimal med tre lager kläder:
- ett lager nära kroppen för hygien (byts oftare än de andra kläderna), vars roll är att bli av med svett så att den inte förblir i kontakt med huden; [ citat behövs ]
- ett yttre tätt eller tätt vävt lager som vindskydd, vanligtvis tunt — om det finns risk för nederbörd bör detta vara ogenomträngligt, det ideala är en textil som stoppar vattendroppar men låter vattenånga passera för att avlägsna avdunstad svett (en textil av detta slag sägs "andas"); [ citat behövs ]
- och mellan de två, ett "tjockt" lager som fångar luften och förhindrar kontakt mellan huden och det vindbrytande lagret (som, eftersom det är tunt, kommer nära omgivningstemperaturen). [ citat behövs ]
De tre luftlagren mellan huden och det yttre lagret spelar också en isolerande roll. Om kläderna kläms hårt (som vid remmarna på en ryggsäck) blir isoleringen sämre på de ställena. [ citat behövs ]
Enheter och mått
Klädisolering kan uttryckas i clo -enheter. Clo har samma mått som R-värdet (watt per kvadratmeter kelvin eller W/(m 2 ⋅K) som används för att beskriva isolering som används i bostads- och kommersiella byggnationer, och ju högre värde desto bättre isoleringsprestanda.
Detta är mängden isolering som gör att en person i vila kan upprätthålla termisk jämvikt i en miljö vid 21 °C (70 °F ) i ett normalt ventilerat rum (0,1 m/s luftrörelse).
Det finns ett antal sätt att bestämma kläders isolering som kläder ger, men de mest exakta enligt ASHRAE Fundamentals är mätningar på uppvärmda dockor och på aktiva ämnen. Ekvationer kan sedan användas för att beräkna värmeisoleringen. Eftersom klädisolering inte kan mätas för de flesta rutintekniska tillämpningar, kan tabeller med uppmätta värden för olika klädensembler användas. Enligt ASHRAE-55 2010-standarden finns det tre metoder för att uppskatta kläders isolering med hjälp av de tillhandahållna tabellerna.
- Om ensemblen i fråga matchar någorlunda bra med en i tabell 1 , kan det angivna värdet för egen klädisolering användas;
- Det är acceptabelt att lägga till eller subtrahera plagg i Tabell 2 från ensemblerna i Tabell 1 för att uppskatta isoleringen av ensembler som skiljer sig i plaggsammansättning;
- Det är möjligt att definiera en komplett klädensemble som en kombination av individuella plagg med hjälp av Tabell 2 .
En annan enhet som används är " tog ":
Namnet kommer från ordet "togs", brittisk slang för kläder.
Klädesensembler och plagg
| Ensemblebeskrivning | I cl (clo) |
|---|---|
| Walking shorts, kortärmad skjorta | 0,36 |
| Byxor, kortärmad skjorta | 0,57 |
| Byxor, långärmad skjorta | 0,61 |
| Samma som ovan, plus kostymjacka | 0,96 |
| Samma som ovan, plus väst och T-shirt | 0,96 |
| Byxor, långärmad skjorta, långärmad tröja, T-shirt | 1.01 |
| Samma som ovan, plus kostymjacka och långa underkläder | 1.30 |
| Joggingbyxor, sweatshirt | 0,74 |
| Långärmad pyjamastopp, långa pyjamasbyxor, kort 3/4-ärmad mantel, tofflor (inga strumpor) | 0,96 |
| Knälång kjol, kortärmad skjorta, strumpbyxor, sandaler | 0,54 |
| Knälång kjol, långärmad skjorta, full slip, strumpbyxor | 0,67 |
| Knälång kjol, långärmad skjorta, halvslip, strumpbyxa, långärmad tröja | 1.10 |
| Knälång kjol, långärmad skjorta, halvslip, strumpbyxor, kostymjacka | 1.04 |
| Ankellång kjol, långärmad skjorta, kostymjacka, strumpbyxor | 1.10 |
| Långärmad overall, T-shirt | 0,72 |
| Overall, långärmad skjorta, T-shirt | 0,89 |
| Isolerade overaller, långärmade termounderkläder, långa underkläder | 1,37 |
| Beskrivning av plagget | I cl (clo) | Beskrivning av plagget | I cl (clo) |
|---|---|---|---|
| Underkläder | Klänningar och kjolar | ||
| Behå | 0,01 | Kjol (tunn) | 0,14 |
| Trosor | 0,03 | Kjol (tjock) | 0,23 |
| Herrtrosor | 0,04 | Ärmlös halsringning (tunn) | 0,23 |
| T-shirt | 0,08 | Ärmlös, scoop neck (tjock), dvs tröja | 0,27 |
| Halvhalka | 0,14 | Kortärmad skjortklänning (tunn) | 0,29 |
| Långa underkläder | 0,15 | Långärmad skjortklänning (tunn) | 0,33 |
| Full slip | 0,16 | Långärmad skjortklänning (tjock) | 0,47 |
| Lång underklädesöverdel | 0,20 | ||
| Skodon | Tröjor | ||
| Ankellånga atletiska strumpor | 0,02 | Ärmlös väst (tunn) | 0,13 |
| Strumpbyxor/strumpor | 0,02 | Ärmlös väst (tjock) | 0,22 |
| Sandaler/trosor | 0,02 | Långärmad (tunn) | 0,25 |
| Skor | 0,02 | Långärmad (tjock) | 0,36 |
| Tofflor (quiltade, luggfodrade) | 0,03 | ||
| Vadlånga strumpor | 0,03 | Kostymjackor och midjer (fodrade) | |
| Knästrumpor (tjocka) | 0,06 | Ärmlös väst (tunn) | 0,10 |
| Stövlar | 0,10 | Ärmlös väst (tjock) | 0,17 |
| Skjortor och blusar | Enkelknäppt (tunn) | 0,36 | |
| Ärmlös/scoop-neck blus | 0,12 | Enkelknäppt (tjock) | 0,44 |
| Kortärmad stickad sportskjorta | 0,17 | Dubbelknäppt (tunn) | 0,42 |
| Kortärmad skjorta | 0,19 | Dubbelknäppt (tjock) | 0,48 |
| Långärmad skjorta | 0,25 | ||
| Långärmad flanellskjorta | 0,34 | Sovkläder och dräkter | |
| Långärmad tröja | 0,34 | Ärmlös kort klänning (tunn) | 0,18 |
| Byxor och overaller | Ärmlös lång klänning (tunn) | 0,20 | |
| Korta shorts | 0,06 | Kortärmad sjukhusklänning | 0,31 |
| Walking shorts | 0,08 | Kortärmad kort mantel (tunn) | 0,34 |
| Raka byxor (tunna) | 0,15 | Kortärmad pyjamas (tunn) | 0,42 |
| Raka byxor (tjocka) | 0,24 | Långärmad lång klänning (tjock) | 0,46 |
| Träningsbyxor | 0,28 | Långärmad kort omlottrock (tjock) | 0,48 |
| Overall | 0,30 | Långärmad pyjamas (tjock) | 0,57 |
| Overall | 0,49 | Långärmad lång omlottrock (tjock) | 0,69 |
Ytterligare överväganden och exempel
Andra faktorer som påverkar klädernas isolering är hållning och aktivitet. Sittande eller liggande förändrar värmeisoleringen på grund av komprimeringen av luftlager i kläderna, men samtidigt - beroende på material som är gjorda av - kan stolar och sängkläder ge avsevärd isolering. Även om det är möjligt att fastställa ökningen av isoleringen som tillhandahålls av stolar, är sov- eller vilosituationer svårare att utvärdera om inte individen är helt orörlig. Kroppsrörelser minskar isoleringen av en klädensemble genom att pumpa luft genom klädöppningar och/eller orsaka luftrörelse inuti kläderna. Denna effekt varierar avsevärt beroende på arten av rörelsen och kläderna. Noggranna uppskattningar av kläders isolering för en aktiv person är därför inte tillgängliga, såvida inte mätningar görs för det specifika tillståndet (t.ex. med en gådocka). En grov uppskattning av klädisoleringen för en aktiv person är:
I cl, aktiv = I cl ×(0,6+0,4/M) 1,2 met < M < 2,0 met
där M är ämnesomsättningen i met-enheter och Icl är isoleringen utan aktivitet. För metaboliska hastigheter mindre än eller lika med 1,2 met rekommenderas ingen justering.
Klädisolering är korrelerad med utomhustemperatur, driftstemperatur inomhus, relativ luftfuktighet och även av förekomsten av en klädkod i miljön i fråga. Nyligen genomförda studier har utvecklat dynamiska prediktiva klädisoleringsmodeller som tillåter mer exakt termisk komfortberäkning, energisimulering, VVS-dimensionering och byggnadsdrift än tidigare praxis. I själva verket används vanligtvis förenklingar (0,5 clo på sommaren, 1,0 på vintern). Detta kan leda till system som är felaktigt dimensionerade och/eller manövrerade. En modell som kan förutsäga hur boende i byggnader byter kläder skulle avsevärt förbättra driften av VVS-systemet.
Klädanpassning har som nämnts en viktig roll för att uppnå termisk komfort och är förmodligen den mest effektiva anpassningen som åkande kan göra för att anpassa sig i en termisk miljö. Dessutom kan klädesvariationer också bero på faktorer som inte är relaterade till termiska förhållanden, såsom klädkod eller sociala influenser, stilpreferenser som kan skilja sig åt på grund av kön eller arbetsställning. Enligt standarden ASHRAE-55 är det bara acceptabelt att använda ett representativt medelvärde för alla om individer fritt gör justeringar i kläder för att passa deras termiska preferenser.
Vissa grundläggande isoleringsvärden kan betraktas som exempel på typiska förhållanden
- naken kropp: 0 ;
- sommarkläder: 0,6 clo ;
- skidoutfit : 2 clo ;
- ljus polär utrustning: 3 clo ;
- tung polarutrustning: 4 clo ;
- polärt duntäcke : 8 kl .
Temperatur för termisk jämvikt
Den omgivningstemperatur vid vilken någons kropp kommer att vara i termisk jämvikt beror på graden av värmegenerering per ytenhet P och klädernas värmeisolering R . Den empiriska formeln är: [ citat behövs ]
- T = 31°C − P · R
eller, om R tas som antalet clos och P antalet watt per kvadratmeter,
- T = (31 − 0,155· P · R )°C
- Temperatur för termisk jämvikt
- person i sommarklänning (shorts och bar överkropp) i vila ( P = 60 W/m 2 , R = 0,4 clo): T = +27 °C;
- tung polär utrustning, i vila ( P = 60 W/m 2 , R = 4 clo): T = −6 °C;
- långsam gång i lätt polär utrustning ( P = 120 W/m 2 , R = 3 clo): T = −25 °C;
- sova i ett polartäcke ( P = 48 W/m 2 , R = 8 clo): T = −28 °C;
- snabb gång i tung polarutrustning ( P = 180 W/m 2 , R = 4 clo): T = −80 °C.