ODĚVNÍ KOMFORT TERMOFYZIOLOGICKÝ KOMFORT

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ODĚVNÍ KOMFORT TERMOFYZIOLOGICKÝ KOMFORT"

Ivo Soukup
před 7 lety
Počet zobrazení:

2 ODĚVNÍ KOMFORT TERMOFYZIOLOGICKÝ KOMFORT

3 ČLOVĚK ODĚV - PROSTŘEDÍ

4 FYZIOLOGICKÉ REAKCE ČLOVĚKA NA OKOLNÍ PROSTŘEDÍ Lidské tělo - nepřetržitý zdroj tepla Bazální metabolismus, teplo je produkováno na základě biologických procesů (m.j. "spalování pohonné látky - potravy) Svalový metabolismus, jenž vzniká při činnosti člověka (při konání práce).

5 Schéma vrstvení oděvu

6 Typické hodnoty metabolismu Činnost W W.m -2 Spaní Odpočívání, ležení na posteli Sezení, odpočívání Stání, práce v sedě Velmi lehká práce (učitel, nakupování, vaření) Lehká práce (domácí práce,práce s přístroji) Středně těžká práce (tanec) Těžká práce (tenis) Velmi těžká práce (squash, práce v hutích) Teplo produkované organismem se musí odvést do okolí nebo dojde ke změně tělesné teploty. Teplota uvnitř lidského těla je okolo 37 C, zatímco teplota kůže se může pohybovat v rozmezí 31 až 34 C. ) V lidském těle dochází k procesu dopravy tepla z vnitřních tkání k povrchu kůže, odkud je teplo odváděno.

(domácí práce,práce s přístroji) 160 93 200 116 Středně těžká práce (tanec) 300 175 Těžká práce (tenis) 600 350 Velmi těžká práce (squash, práce v hutích) 700 410

7 Tepelná rovnováha člověka Qtt + Qtz = Qs + Qpr + Qved + Qod + Qodc + Qop + Qov ± ΔQ

8 Qtt + Qtz = Qs + Qpr + Qved + Qod + Qodc + Qop + Qov ± ΔQ Kde Qtt Qtz Qs Qpr Qved Qod Qodc Qop Qov tvorba tepla v organismu [J] vnější tepelné zatížení (sluneční záření) [J] tepelné ztráty sáláním [J] tepelné ztráty prouděním [J] tepelné ztráty vedením [J] tepelné ztráty odpařováním difúzní vlhkosti s povrchu pokožky [J] tepelné ztráty odpařováním vlhkosti z horních cest dýchacích [J] tepelné ztráty odpařováním potu [J] tepelné ztráty potřebné na ohřev vydechovaného vzduchu [J] ΔQ změna tepelného stavu organismu proti stavu tepelné pohody deficit tepla [J] Složky rovnice tepelné rovnováhy jsou uvedeny za jednotkový čas [s] J.s -1 W

pokožky [J] tepelné ztráty odpařováním vlhkosti z horních cest dýchacích [J] tepelné ztráty odpařováním potu [J] tepelné ztráty potřebné na ohřev vydechovaného

9 TERMOREGULACE

10 VLIV VYSOKÝCH TEPLOT NA TERMOREGULACI fyzikální termoregulace vazodilatace (rozšíření kožních cév), tepelné pocení, odpařování potu ŘEŠENÍ snižování počet vrstev oblečení materiály s dobrou tepel. vodivostí světlé odstíny oděvů atd. zvětšení vzduchové vrstvy pod oděvem nízkokalorická strava

ŘEŠENÍ snižování počet vrstev oblečení materiály s dobrou tepel.

11 VLIV NÍZKÝCH TEPLOT NA TERMOREGULACI zvýšení tvorby tepla uvnitř organizmu a snížení jeho výdeje pokožkou za pomoci vazokonstrikce(krev se stáhne do nitra organizmu) ŘEŠENÍ tepelně - izolační schopnosti podkožního tuku a použitého oděvu zvyšování počtu vrstev oblečení, zvýšení svalové aktivity přívod energeticky bohatých potravin, atd.

ŘEŠENÍ tepelně - izolační schopnosti podkožního tuku a použitého oděvu zvyšování

12 Odvod tepla: Vedením kondukcí Prouděním - konvekcí Sáláním radiací Vypařováním odvod tepla pomocí par (dýchání) Vždy platí, že k přenosu tepla dochází od vyšších teplot k nižším ve smyslu teplotního gradientu Teplotní gradient je definován pro dvě isotermní plochy lišící se teplotou o t při kolmé vzdálenosti mezi nimi dx výrazem: lim[ t ] x x0 dt dx

nižším ve smyslu teplotního gradientu Teplotní gradient je definován pro dvě isotermní

13 Teplotní gradient grad t t 1 t 2 t x 1 1 t2 x 2 t x T [ C] dt dx t1 t2 x1 x2 x[m]

14 Sdílení tepla vedením (kondukcí) uplatňuje se přednostně v látkách pevného skupenství. Velikost tepelného toku vedením je definována Fourierovým zákonem tepelné vodivosti: dq t 1 dt dx t 2 t x - součinitel tepelné vodivosti [( kj. m -1. hod -1. o C -1 ] Znaménko ( ) - směr od vyššího k menšímu 1 1 t x 2 2

Velikost tepelného toku vedením je definována Fourierovým zákonem tepelné

15 Staněk: Oděvní materiály

16 Sdílení tepla prouděním (konvekcí) Je zde mnoho proměnných Základem sdílení tepla prouděním je pohyb prostředí (např. proudění tekutin) a jejich kontakt s pevnou látkou. Jsou to děje odehrávající se v blízkosti povrchu tuhé látky teplosměnného povrchu (např. stěn výměníků tepla, povrchů topidel). V tomto smyslu je možné hovořit o konvekci přirozené (vztlakové síly) a nucené (vnější vlivy čerpadlo).

Jsou to děje odehrávající se v blízkosti povrchu tuhé látky teplosměnného povrchu (např.

17 Hustota tepelného toku [J. m -2. s -1 ] je množství tepla vyměněné na jednotce plochy za časovou jednotku. dq dq da d dq - hustota tepelného toku dq - množství tepla da část plochy, kterým prochází teplo d - čas, po který prochází teplo

18 Platí zde Newtonův zákon: Q PR PR. S.( T T O V ) Qpr Množství tepla sdíleného prouděním [W] α pr součninitel kovekce [W.m -2.K -1 ] S povrch těla [m 2 ] To teplota povrchu těla (oděvu) [K] Tv teplota vzduchu [K]

19 Staněk: Oděvní materiály

20 Sdílení tepla sáláním Přenos tepla (energie) elektromagnetickými vlnami mezi zdrojem a příjemcem. Záření se šíří i ve vakuu. Q S S. S.( T T S O t ) Q s Množství tepla sdíleného sáláním[w] s Součinitel sdílení tepla sáláním [Wm -2 K -1 ] S s Plocha těla zdroje sálání [m 2 ] T o T t Teplota povrchu těla [K] Teplota povrchu okolních těles [K]

S. S.( T T S O t ) Q s Množství tepla sdíleného sáláním[w] s Součinitel sdílení tepla

21 Sdílení tepla odpařováním Je to množství tepla, které odchází s povrchu pokožky mírným pocením. Je závislé na měrném výparném skupenském teple a na rozdílu parciálních tlaků vodních par. (Rovnice na základě regresní analýzy) Q odp množství tepla sdíleného odpařováním [W] S plocha [m 2 ] t k p a Q odp 3, S (256t teplota pokožky [ C] 3360 parciální tlak par v okolním vzduchu [Pa] k p a )

22 Sdílení tepla dýcháním respirací Odvod tepla dýchacími cestami dán rozdílem vodních par vzduchu vdechovaného a vydechovaného Q ov 0,0012Q ( t t ev stř v ) (Regresní rovnice) Q ov Q ev t stř t v tepelné ztráty na ohřev vdechovaného vzduchu [W] teplo vydechované se vzduchem (evaporace) [W] průměrná teplota vydechovaného vzduchu [ C] teplota okolního vzduchu [ C]

23 Odvod vlhkosti z povrchu lidského organismu Rozdíl parciálních tlaků určující rychlost odvodu vlhkosti musí být co největší. Při malém rozdílu se ztrácí ochlazovací účinek (bráno pro neoblečený organismus) Pro oblečený organismus: Systém odvodu vlhkosti je Kapilární odvod potu Migrační odvod potu Difúzní odvod vlhkosti Sorpční odvod vlhkosti

24 Kapilární odvod potu Pot kapalný stav je odsáván první textilní vrstvou (prádlem) formou kapilárního odvodu. Pot se v oděvní vrstvě rozprostírá všemi směry tzv. knotovým efektem. Intenzita přestupu je dána gradientem přestupu kapaliny od vlhčího prostředí k suššímu (podobně jako u gradientu přestupu tepla) Transport potu se poté děje přes mikroklima mezi oděvními vrstvami do dalších vrstev

25 Schéma přestupu potu (kapalné fáze) 1 pokožka 2 textilie 3 - pot 4 mikroklima Na smáčení a transport potu má vliv afinita textilie ke kapalinám, povrchové napětí textilie, pórovitost, 4 atd.

26 Migrační odvod vlhkosti od pokožky Odvod vlhkosti se děje po povrchu vláken v textilii za předpokladu, že voda (pot) kondenzuje na povrchu vláken. Čím větší je měrný povrch vláken, tím více kapaliny lze kondenzačně (migračně) odvést od pokožky

27 Odvod vlhkosti difúzí Děje se prostřednictvím pórů, jež se zúčastňují na kapilárním odvodu. Jednotlivé vrstvy oděvu nemají stejný difúzní odpor. Toto ovlivňuje vlákenná surovina svým bobtnáním, zmenšujícím póry.

28 Sorpční odvod vlhkosti Vlákna musí být schopna navázat kapalinu na svá sorpční centra a vtáhnout molekuly kapaliny do své struktury. Vlákna hydrofilní: CO, LI, WO, CV, Lyocel Vlákna hydrofóbní: PA, PES, PP

29 Otázky ke zkoušce: Vrstvení oděvu Co je tepelná rovnováha člověka a z jakých složek se skládá? Jakými způsoby se odvádí teplo od pokožky do prostředí? Fourierův zákon sdílení tepla vedením Gradient teploty Součinitel tepelné vodivosti Hustota tepelného toku Newtonův zákon a kde se projevuje? Sdílení tepla sáláním Sdílení tepla odpařováním a dýcháním Způsoby odvodu vlhkosti od lidského těla do prostředí Kapilární odvod potu

30 Migrační odvod potu Co je specifický povrch vláken a na co má vliv? Difúzní a sorpční odvod vlhkosti od těla do prostředí.

31 Nerušit! Odvádím teplo a vlhkost z bříška do prostředí!

Podobné dokumenty

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím