Одежде для различных климатических условий
Цель работы: ознакомиться с климатическими условиями основных районов, выделенных для целей проектирования одежды. Изучить требования к бытовой одежде, проектируемой для эксплуатации в условиях различных климатических зон.
Вопросы для самостоятельной подготовки к работе
1. Гигиенические требования к материалам для пальто [1, с.28-30].
2. Гигиенические требования к костюмным материалам [1, с.87].
3. Способы придания плащевым материалам водозащитных свойств [1, с. 107-115].
4. Гигиенические требования к плательным и бельевым материалам [1, с. 116-120].
Задание 1
Влияние метеорологических факторов на тепловое состояние человека
Климат местности можно определить как характерный для нее многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов.
Из всех метеорологических факторов, влияющих на тепловое состояние организма человека, наиболее важны и учитываются при проектировании одежды: температура воздуха, скорость ветра, относительная влажность воздуха и солнечная радиация. Причем, основным метеорологическим фактором является температура воздуха, остальные элементы климата только усиливают или ослабляют его действие.
В Российской Федерации большую часть года человек испытывает в основном воздействие охлаждающего климата. В ходе эволюционного развития организм человека не выработал устойчивого приспособления к холоду. Его биологические возможности в сохранении температурного гомеостаза весьма ограниченны. Переохлаждение организма приводит к значительному напряжению его терморегуляционной системы, спазму периферических кровеносных сосудов, снижению температуры кожи, падению работоспособности.
Большое влияние на тепловое состояние организма оказывает скорость движения воздуха (ветра). Например, отмечено примерно одинаковое снижение температуры кожи для условий t=-10 0С, скорость ветра v=6 м/с и для условий t=-25 0С, скорость ветра v=1 м/с. Ветер разрушает не только слой воздуха, прилегающий к одежде, но и пододежный микроклимат. Особенно быстро наступает охлаждение организма при ветре, если воздух насыщен влагой (высокая относительная влажность воздуха). В этом случае воздух поглощает тем больше тепла, чем выше его насыщенность. Это происходит вследствие большей теплопроводности воды по сравнению с воздухом. Поэтому холодный влажный воздух, соприкасаясь с нагретыми участками кожи тела человека, значительно интенсивнее (по сравнению с сухим) отнимает у них тепло, усиливается теплоотдача организма.
На тепловой обмен организма человека влияет также солнечная радиация. При положительном радиационном балансе (когда средняя температура ограждений, окружающих человека, выше температуры поверхности его тела) организм человека получает извне дополнительно, вследствие солнечной радиации, определенное количество тепла, которое уменьшает тепловой дефицит, удлиняет срок комфортного пребывания в одежде. При отрицательном радиационном балансе при отсутствии солнечной радиации (когда средняя температура ограждений, окружающих человека, ниже температуры поверхности его тела) организм человека подвергается еще более интенсивному охлаждению, которое вызывает в организме поражение глубоко лежащих тканей.
Таким образом, скорость движения воздуха (ветер), относительная влажность воздуха, солнечная радиация дополняют влияние основного метеорологического фактора – температуры воздуха на тепловое состояние организма человека. Различное сочетание данных метеорологических факторов вызывает разную интенсивность теплопотерь человека в окружающую среду и соответственно требует для обеспечения комфортного состояния одежды, различной по конструкции и теплозащитным свойствам.
Методика выполнения задания
1. По теоретическому введению ознакомиться с метеорологическими факторами, оказывающими влияние на тепловое состояние организма человека.
2. В отчете указать, какие метеорологические факторы учитывают при проектировании бытовой одежды.
Задание 2
Климатическое районирование территории РФ
Районирование территории нашей страны с учетом климатических факторов представлено в ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. Этот документ актуален и применительно к территории Российской Федерации с учетом современных границ государства. Современная климатология на основании комплексного анализа различных климатических условий, их влияния на теплоощущения человека и его тепловое состояние, выделяет на территории РФ шесть основных районов, требующих сравнительно однородных типов одежды и обуви.
Первая зона (I) включает в себя две подзоны - IА и IБ.
Подзона IА (холодный климатический район) включает в себя побережье Северного Ледовитого океана, восточную часть тундры и арктические острова. Он характеризуется наиболее суровыми климатическими условиями: продолжительная суровая зима (270-280 дней) с частыми метелями и буранами; циклоны, сопровождающиеся сильными ветрами; зимняя полярная ночь. Средняя температура за зимние месяцы: Верхоянск -41 0С; Норильск, Воркута -24,4 0С. Средняя температура наиболее холодного месяца (января) около - 40 0С. Среднее из наиболее вероятных значений скорости ветра трех зимних месяцев составляет 6,8 м/с. Снежный покров, высота которого достигает 50-60см, сохраняется в течение 220-260 дней.
Подзона IБ (умеренный арктический район) включает в себя внутриконтинентальные области Восточной Сибири, Камчатки, Северный Сахалин и побережье Охотского моря. Этот район отличается резкой континентальностью климата: зимой морозы доходят до -59 0С и ниже, а летом температура повышается до +32 0С. Средняя месячная температура воздуха января в приполюсных районах (широта 840 с.ш. долгота 1800) от -33 до -28 0С, в восточных районах (Тикси) от -28 до -18 0С, в западных районах (Диксон) от -30 до -2 0С. Для этой зоны характерны сильные ветры, снежный покров 30-50см сохраняется 120-220 дней. Средняя скорость ветра в зимний период 1,3 м/с. Продолжительность холодного периода (температура воздуха ниже 0 0С) 200-220 дней.
Крайне суровые климатические условия зимы первой зоны предъявляют повышенные требования к теплозащитным свойствам и конструкции зимней бытовой одежды. Одежда должна быть малого объема и веса, ее покрой не должен нарушать циркуляцию крови в организме. Зимняя одежда должна иметь ветрозащитную и утепляющую прокладки. Для предохранения пододежного пространства от проникания холодного воздуха необходимо обеспечить плотное прилегание к телу в области горловины, низа рукавов и брюк, в области талии. Суммарное тепловое сопротивление зимней одежды для зоны I должно составлять 0,77… 0,93 (м2 *0С)/Вт, воздухопроницаемость зимней одежды должна быть не более 10 дм3/(м2 *с). По рекомендациям гигиенистов и многовековому опыту местных жителей побережья Северного Ледовитого океана и арктических островов лучшей является одежда из оленьего меха (по типу чукотской или якутской) с капюшоном.
В подзоне IА лето короткое (июль-август), прохладное, пасмурное и влажное, полярный день. На всей территории вечная мерзлота. Средняя температура наиболее теплого месяца (июля) на островах от 0 до + 5 0С, а в прибрежных частях материка от + 5 до + 10 0С.
В подзоне IБ теплый период (температура воздуха выше +10 0С) длится 70-90 дней. Средняя месячная температура воздуха июля в приполюсных районах от -1 до 0 0С, в восточных районах от 0 до +8 0С, в западных районах от -1 до +12 0С. Средняя месячная относительная влажность воздуха в июле более 80 %. Плюсовая температура летом может подниматься днем до 20…25 0С, а ночью опускаться до 10 0С.
Зона II (умеренно холодный климатический район) включает в себя резко континентальные таежные, лесные и степные районы Приуралья, Сибири и Дальнего Востока (без Приморья и Южного Сахалина).
Температура воздуха в январе изменяется с запада на восток от –15 0С до –30 0С. Минимальная температура опускается до -560С. Средняя температура за зимние месяцы составляет -17,9 0С. Зимой наблюдаются частые циклоны, снежные бури. Снежный покров 30-70см сохраняется 160-200 дней. Средняя относительная влажность воздуха 78%.
Для климатической зоны II наиболее распространенными видами зимней одежды являются утепленные куртки и пальто, а также меховая одежда. Суммарное тепловое сопротивление должно составлять 0,40… 0,77 (м2 *0С)/Вт, оптимальная воздухопроницаемость одежды 30… 50 дм3/(м2 *с).
Для переходного периода рекомендуется демисезонная одежда с утепленной прокладкой.
Лето в зоне II сравнительно теплое, средняя месячная температура воздуха июля от +6 до +25 0С.
Зона III (умеренно теплый климатический район) включает в себя европейскую часть РФ без западных причерноморских и северо-восточных районов, Приморский край и Южный Сахалин. Для Приморского края и Южного Сахалина характерна повышенная влажность воздуха.
Данная зона характеризуется умеренно холодной зимой. Средняя температура января от -7 на западе до -15 0С, снежный покров сохраняется 100-160 дней. Продолжительность холодного периода составляет 140-160 дней. Четко выражены сезонные различия климата. В Приморском крае и на южном Сахалине условия зимы более суровые, средняя температура января -10… -20 0С.
Для зимы требуется одежда с умеренной теплоизоляцией в виде курток и другой утепленной одежды. Рекомендуемое суммарное тепловое сопротивление должно составлять 0,30… 0,55 (м2 *0С)/Вт, воздухопроницаемость 50… 100 дм3/(м2 *с).
Теплый период продолжается 140-160 дней, средняя месячная температура воздуха июля от +8 до +25 0С.
Зона IV (умеренно теплый, влажный климатический район) включает влажные субтропики Закавказья, Черноморское побережье, Приморье и Сахалин в летний период.
Зима очень мягкая, средняя месячная температура воздуха января от 0 до 4 0С. Снег редок.
Данная климатическая территория не требует специальной зимней одежды, но предъявляет повышенные требования к защите от повышенной влажности. Рекомендуются куртки, демисезонная одежда, пальто, плащи. Суммарное тепловое сопротивление одежды должно составлять 0,25… 0,40 (м2 *0С)/Вт, воздухопроницаемость одежды до 150 дм3/(м2 *с).
Средняя месячная температура воздуха июля от +20 до +25 0С, относительная влажность воздуха более 70%.
Зона V (жаркий сухой климатический район) охватывает степные районы Северного Кавказа.
Зима мягкая с неустойчивой погодой, резкие похолодания до -15 -250С чередуются с потеплением. Холодные вторжения воздуха сопровождаются сильными ветрами, часто переходящими в ураганы. Средняя месячная температура воздуха января от -15 до +4 0С. Снежный покров устойчив не более 70 дней. Продолжительность холодного периода 60-80 дней.
Для зимних условий рекомендуются демисезонные пальто, плащи и куртки. По аналогии с зоной IV, суммарное тепловое сопротивление одежды должно составлять 0,25… 0,40 (м2 *0С)/Вт, воздухопроницаемость одежды до 150 дм3/(м2 *с).
Лето сухое, жаркое. Продолжительность теплого периода (сухого) 190-210 дней. Средняя месячная температура воздуха июля от +25 до +30 0С, относительная влажность воздуха менее 40%. К летней одежде предъявляются повышенные требования к защите от перегрева.
Зона VI включает территории высокогорных районов (свыше 2000 м): Горный Алтай, Тянь-Шань. Зона характеризуется суровыми погодными условиями. Средняя температура января от -10 до -15 0С, снежный покров устойчив 80-100 дней, продолжительность холодного периода 80-100 дней. Метели, сильные ветры. На высотах свыше 3000м находится вечный снег, ледники.
С учетом специфических климатических условий высокогорных районов и кислородной недостаточности к зимней одежде предъявляются следующие требования: минимальный вес, обеспечение свободы движений конечностей и грудной клетки, влаго- и ветростойкость, высокие теплозащитные свойства. Рекомендуется многослойная одежда.
Лето короткое, продолжительность теплого периода 40-60 дней. Средняя температура июля от+12 до+14 0С.
Города-представители климатических зон на территории Российской Федерации представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Города-представители климатических зон Российской Федерации
| IА | IБ | II | III | IV | V | VI |
| Нарьян-Мар Воркута Диксон Дудинка Норильск Верхоянск Анадырь Острова: Врангеля, Северная Земля, Новая Земля | Салехард Енисейск Тура Олекминск Алдан Покровск Якутск Охотск Магадан Петропавловск- Камчатский | Сыктывкар Печора Пермь Уфа Тюмень Омск Барнаул Иркутск Томск Красноярск Новосибирск Хабаровск Ханты-Мансийск | Мурманск Псков Москва Оренбург Курильск Астрахань Санкт- Петербург Ростов-на-Дону Владивосток Саратов Самара | Сочи Адлер Туапсе Севастополь Новороссийск | Ставрополь Кисловодск Грозный Краснодар |
Таким образом, различное сочетание метеорологических факторов вызывает разную интенсивность теплопотерь человека в окружающую среду и, соответственно, требует создания различной по конструкции и теплозащитным свойствам одежды.