По просьбе Артема...
Трехслойный принцип.
Одежда, предназначенная для работы в экстремальных условиях (ветер, температура,осадки) обладает некоторым набором свойств. Однако многие из этих свойств смогут проявить себя только в том случае, если несколько предметов одежды будут собраны, скомбинированы вместе. Классическое построение комплекта выполняется по трехслойному принципу.Одетая на человека должна:
создать комфортные условия для кожи
сохранить нужное количество тепла
обеспечить защиту от погодных условий
Каждый слой, в основном, решает только одну из этих задач.
Вначале, на голове тело, одевается термобелье. Термобелье должно обладать несколькими обязательными свойствами. Первое, термобелье не должно впитывать воду или намокать. Второе, термобелье должно легко продуваться. Третье, термобелье должно плотно облегать тело. И последнее – термобелье не должно раздражать кожу. Поэтому термобелье шьется из гиппоаллергенных тканей, без натирающих швов или других элементов.
Важно отметить, что само по себе термобелье не создано для того, что бы сберегать тепло. Ощущение тепла рождается из-за того, что кожа всегда сухая и потери тепла распределены по телу более или менее равномерно.
Благодаря своим свойствам термобелье всегда находится в сухом состоянии – то есть в ткани термобелья отсутствует вода в жидком виде. Поэтому пот, испаряясь на поверхности кожи, конденсируется только во втором слое. Благодаря этому исключается как потери тепла через мокрую ткань, так и возникновение цикла газожикостного теплопереноса.
Поверх термобелья одеваются элементы одежды, чьим предназначением является тепловая защита. В основу всех подобных элементов одежды кладется принцип затруднения движения воздуха. В частности используются различные флисы. Благодаря их ворсистой структуре воздух крайне медленно движется в объеме, занятом флисом.
Последним элементом является слой, призванный защитить человека от непогоды: снега, дождя и ветра. Чаше всего это куртка и штаны. Как и для термобелья, для куртки не стоит задача сохранять тепло. Впрочем, задач и здесь много. В качестве примера рассмотрим куртку. Во-первых, куртка должна быть прочной: выдерживать как нагрузки связанные с истиранием, так нагрузки на разрыв. Вряд ли человек, занимающийся активным спортом, начиная от забросок под землю и заканчивая велотуризмом, ни разу за период ношения куртки, не зацепится за какой-то выступ, ветку или еще что-то.
Во-вторых, куртка должна быть не продуваемой. Ведь продуваемость куртки сведет на нет смысл второго слоя, удерживающего теплый воздух и сберегающего тепло человека. В-третьих, куртка должна дышать – то есть выпускать пар из второго слоя. Если куртка не дышит, например, сделана из полиэтилена или прорезиненного брезента, то рано или поздно, несмотря на усилия термобелья, пот перестанет испаряться. Вода же является прекрасным проводником для тепла, не говоря уже о том, насколько некомфортно человек чувствует себя в намокшей одежде. К тому же, без возможности отведения водяного пара, человеческое тело утрачивает большую часть способностей к самостоятельной терморегуляции.
В-четвертых, куртка должна быть водонепроницаема. Она должна выдерживать попадание капель дождя. Задача осложняется тем, что дождевая капля, падая, приобретает значительную скорость и вдавливается ударом в ткань. Казалось бы, последние три условия вступают в конфликт друг с другом. Возможно ли сделать одежду такой, что бы она хорошо дышала и в тоже время не продувалась? Возможно ли сделать одежду так, что бы она дышала и в тоже время не промокала? Действительно эти противоречия есть – они потихоньку решаются. Хотя хочу отметить что не во всем успешно.
В некоторых случаях возможны отклонения от трехслойного принципа - тем не менее они легко объяснимы условиями применения. Так в Арктике (при минус 40°) маловероятно выпадение дождя и защищаться надо в основном от ветра и холода. А в пещерах, каменоломнях или других подземных пустотах практически нет необходимости защищаться от ветра.
Как это работает ?
Предполагается, что одежда подобрана грамотно и при пониженных нагрузках потоотделение практически отсутствует, так как организм не нуждается в понижении собственно температуры. То количество пота, которое все же образуется - испаряется и, благодаря свойствам термобелья, переходит во второй слой. Так как пота было мало – мало и водных паров. Эти водяные пары легко преодолевают слой утеплителя и попадают к мембране. Неважно, используется гидрофильная или микропористая мембрана, она легко переносит влагу с внутренней теплой стороны мембраны на наружную холодную стороны. Таким образом, поддерживается равновесие в тепловом и водном балансе одежды. Незначительные колебания температуры или потоотделения не носят кардинального характера, а организм способен быстро и без инерции реагировать на изменения.
Термобелье фактически можно рассматривать как микропористую мембрану особого типа. За счет существенного увеличения размера пор у термобелья заметно, по сравнению с обычными мембранами, снижается водонепроницаемость, но одновременно растет паропроницаемость.
При интенсивных нагрузках происходит активное потоотделение. Это приводит к тому, что насыщенность воздуха паром в месте выделения пота быстро растет. Однако структура термобелья не позволяет достичь, при температуре равной температуре тела, 100% влажности. Поэтому пар быстро переходит во второй слой, сохраняя термобелье сухим. Это решает сразу две проблемы. Во-первых, пот в этих местах еще может испаряться, так как влажность здесь еще не достигла максимума. Во-вторых, испаряясь, пот охлаждает кожу, чем снижает ее температуру.
Благодаря отсыреванию второго слоя, тепло начинает интенсивнее переноситя на внешний слой. И у мембраны, благодаря притоку тепла, воздух оказывается, нагрет больше чем обычно. Как следствие скорость переноса пара через мембрану возрастает сразу за счет двух эффектов: увеличения концентрации пара с внутренней стороны мембраны и увеличения разности температур.
Что очень важно – количество пара между кожей и мембраной поддерживается минимальным. Поэтому при возврате к пониженной активности остывающий пар не конденсируется между кожей и мембраной, а успевает покинуть одежду.
Зачем это нужно?
Вопрос, вынесенный в заголовок, хотя это и не очевидно, аналогичен вопросу: почему человек чувствует себя не комфортно в мокрой одежде? В действительности эти два вопроса идентичны потому, что основное назначение нашей системы – поддерживать себя и кожу в сухом состоянии.
Основное предназначение дышащей одежды – сберегать тепло человека только тогда когда это нужно. И отводить излишки тепла в тех случаях, когда тело перегревается, например из-за активной физической деятельности.
В нормальных условиях, при повышении температуры тела выше комфортного значения, человеческий организм начинает потеть. Пот, испаряясь, снижает температуру кожи и, опосредованно, всего тела. Если пот не имеет возможности испариться, он начинает скапливаться. При этом организм не добивается той цели, к которой стремился – он не охлаждается. Как следствие, ведь температура не понизилась, потоотделение продолжается. Пот продолжает скапливаться на коже: ведь ему некуда деваться.
С другой стороны, организм стремится сохранить тепло, он пытается уменьшить количество тепла, которое теряется через кожу. Но мокрая одежда и здесь приносит только вред, так как теплопроводность воды гораздо выше теплопроводности воздуха – тепло легко преодолевает слой намокшей одежды. При этом вода обычно еще испаряется с одежды, что приводит к дополнительному охлаждению.
Для примера рассмотрим типичную ситуацию. Человек упорно работает: например переносит массивное снаряжение. Организм перегревается и начинает потеть, что бы остыть. На человеке одета не пропускающая воду куртка. Естественно пот не испаряется, а организм не охлаждается. Человек продолжает упорно работать, пот – скапливаться под одеждой, а организм перегреваться. Человек завершает работу или устраивает перерыв, инстинктивно расстегивает куртку, так как организм перегрет. Пот, скопившийся под курткой, начинает испаряться, организм остывает, а человек начинает чувствовать себя комфортнее. Наконец организм в достаточной степени остыл, однако у него нет возможности прекратить остывание, так как пот уже скопился под одеждой и продолжает испаряться.
Наверняка каждый хоть раз переживал такую или аналогичную ситуацию. Как видно из этого жизненного примера не дышащая, неспособная отводить влагу, одежда приводит к тому, что организм утрачивает способность адекватно регулировать собственную температуру. Таким образом, дышащая одежда нужна для того, что бы не только сберегать тепло, но и позволить организму самому заниматься терморегуляцией. Да и просто носить сухую одежду гораздо приятнее, чем намокшую.
Отредактировано Suicide (2009-10-01 02:47:35)