Методы расчета теплоотдачи и переноса тепла в одежде

1. Теплообмен человека в условиях субнормальных температур.

1.1 Особенности физиологической терморегуляции в условиях субнормальных температур.

1.2 Методы расчета теплоотдачи и переноса тепла в одежде.

1.3 Статистика заболеваемости.

1.4 Направления проектирования одежды в этих условиях в соответствии с техническим регламентом.

1.5 Методы подбора пакетов одежды для субнормальных  температур с выявлением недостатков.

1.6 Описание установки.










































1.1 Особенности физиологической терморегуляции в условиях субнормальных температур.

Известно, что состояние теплового комфорта человека возможно только в узких границах колебания физических параметров окружающей среды. Температурные воздействия относятся к числу основных факторов, определяющих жизнедеятельность человека. При нарушении оптимального теплового состояния человека, в организме могут подключаться соответствующие механизмы терморегуляции, направленные на увеличение или уменьшение уровня теплоотдачи. Поэтому в  условия субнормальных температур возможно ухудшение состояния человека и снижение уровня работоспособности. Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотерь всего организма. Это достигается с помощью физиологических механизмов терморегуляции.

Тепло‚ в организме человека образуется в процессе биологического обмена веществ в результате химических реакций, протекающих с выделением тепла. Интенсивность образования тепла, т. е. теплопродукции, в процессе жизнедеятельности организма человека зависит от его возраста, пола, от температуры окружающей среды, питания, мышечной деятельности и других факторов.

С понижением температуры внешней среды в результате усиления химических реакций обмена веществ теплопродукция увеличивается. Прием пищи и следующие за ним процессы пищеварения приводят к повышению теплопродукции. Поэтому поддержание высокого уровня теплопродукцни требует усиленного питания. Особенно резко возрастает теллопродукция при мышечной работе. Чем интенсивнее и напряженнее деятельность человека, тем больше он продуцирует тепла и тем больше, в свою очередь, оно должно отдаваться, для достижения теплового равновесия с окружающей средой. Следовательно, с увеличением интенсивности труда тепловое сопротивление одежды должно уменьшаться.

Наиболее низкие величины расхода энергии наблюдаются у человека в состоянии покоя. Количество энергии, расходуемое организмом человека при полном мышечном покое, до приема пищи при температуре внешней среды, соответствующей минимальной активности механизма терморегуляции, называется основным (стандартным) обменом. Основной обмен, обычно вычисляемый в калориях на единицу веса или единицу поверхности тела, зависит от функционального состояния организма, от пола, возраста, веса. Основной обмен у лиц одинакового пола, роста, веса и возраста приблизительно одинаков и колеблется в пределах 10 - 15%.

Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются непрерывным теплообразованием и отдачей тепла, образующегося в организме человека.

Процесс отдачи тепла организмом человека, или теплоотдача, осуществляется: в основном теплопроводностью (кондукцией), конвекцией (проведением), радиацией (излучением), дыханием и испарением пота. 

Некоторое количество тепла затрачивается организмом на нагревание пищи и выпиваемой воды.

Соотношение различных путей отдачи тепла при температуре среды около 20°С‚ по данным К. М. Быкова и др., характеризуется следующим (% ):

Проведение (конвекция) . . . . . . . . 31,0

Излучение (радиация) . . . . . . . . . ..43,74 

Испарение . . . . . . . . . . . . . …….. . 21‚71

Нагревание пищи . . . . . . . . . . …. . 1,55

Нагревание воздуха в легких . . . . .. 1,3

Как видно из приведенных данных, теплоотдача человека излучением в состоянии относительного покоя занимает по удельному весу первое место среди других видов теплоотдачи. Поэтому при проектировании теплозащитной одежды и выборе материалов для нее необходимо стремиться к уменьшению радиационно-конвективных теплопотерь при выполнении различных видов физической работы.

Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущимся около него воздуху. В общем балансе теплопотерь человека в окружающую среду теплопередача конвекцией составляет значительную долю (свыше 25-30 %).

При теплоотдаче радиацией (излучением) происходит непосредственная передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющие более низкую температуру, или в окружающее пространство.

Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от следующих факторов: температуры поверхности тела (одежды), температуры окружающих тело стен и поверхностей; способности тела и окружающих поверхностей излучать тепло; величины площади тела и окружающих поверхностей; расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей. Как известно, в теплообмене человека конвекцией и радиацией принимает участие в среднем 75% всей поверхности тела. 

При измерении потеря тепла радиацией необходимо учитывать величину облучаемой поверхности тела человека и расстояние от источника радиации до человека. Эти показатели обобщаются в одном угле, измеряемом в стерадианах.

В теплообмене человека с окружающей средой особо важную роль выполняет процесс теплоотдачи испарением, в обычных условиях так называемого сухого охлаждения.

Испарение с поверхности кожи  человека в условиях комфорта составляет 23–29% всей теплоотдачи, а в условиях высокой температуры при интенсивной мышечной деятельности организм вступает в область так называемого мокрого охлаждения, когда испарение пота является основным средством теплоотдачи.

Комфортным теплоощущениям соответствуют следующие физиологические показатели. 

1. Температура тела: в состоянии покоя 36,7 0C (подмышечная), 37,1–37,2 0C (ректальная); при тяжелой физической работе 37,5–37,7 0C (ректальная). 

2. Температура кожи в состоянии покоя: на лбу 33,8 0C, на груди 34,2 0C, на кистях 33,1 0C, на голени и на стопах 31,0 0C. Средневзвешенная температура кожи в покое и при легкой физической нагрузке 32,5–33,5 0C. При тяжелой физической работе в связи с охлаждением вследствие испарения средневзвешенная температура кожи составляет 30,2–31,4 0C. 

3. Влагопотери в состоянии покоя составляют до 50 г/ч вследствие испарения диффузной влаги. Теплоотдача в окружающую среду за счет испарения составляет 23–27 % от общих теплопотерь, при этом 1/3 теплопотерь приходится на испарение с поверхности верхних дыхательных путей и 2/3 – за счет испарения с поверхности кожи. При тяжелой физической работе комфортное состояние обеспечивается за счет влаговыделения до 180 г/ч (но и при этом теплопотери за счет испарения не превышают 30 % от общих теплопотерь). 

4. Показатели сердечно-сосудистой системы. В покое частота сердечных сокращений составляет примерно 72 удара в минуту, при этом минутный объем кровообращения в среднем составляет 4,9–5,6 л. При физической нагрузке комфортное тепловое состояние сохраняется при частоте пульса 90–100 ударов в минуту. 

5. Частота дыхания в покое примерно равна 12–15 вдохов в минуту, при этом минутный объем дыхания составляет 6–7,5 л.

Терморегуляцию принято разделять на химическую и физическую.

 Химическая терморегуляция обеспечивает определенный уровень теплопродукции, необходимый для нормального осуществления процессов в тканях. 

Основными механизмами наращивания теплопродукции в организме при холодовом воздействии являются несократительный и сократительный термогенез. Несократительный термогенез также является механизмом химической терморегуляции, значительно выраженным в адаптированном к холоду организме. Доля такого механизма в обеспечении прироста теплопродукции может составлять 50—70 %. Развивается это явление в различных тканях. Специфическим субстратом такой теплопродукции считается бурая жировая ткань, после удаления которой устойчивость организма к холоду существенно снижается. Масса бурой жировой ткани, обычно составляющая 1— 2 % массы тела, при адаптации к холоду может увеличиваться до 5 % массы тела. Уровень энергетического обмена данной ткани, выраженный на единицу массы, более чем втрое превышает уровень работающих мышц.

Затем последовательно запускается механизм сократительного термогенеза: терморегуляторный тонус, холодовая дрожь.

Сократительная теплопродукция связана с произвольными и непроизвольными сокращениями скелетных мышц.  Это обусловлено тем, что охлаждение поверхности тела, действуя на рецепторы, воспринимающие холодовое раздражение, рефлекторно возбуждает беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи (озноб). При этом обменные процессы организма значительно усиливаются, увеличивается потребление кислорода и углеводов мышечной тканью, что и влечет за собой повышение теплообразования. Даже произвольная имитация дрожи увеличивает теплообразование на 200 %.  Поэтому можно сказать, что одним  результатом адаптации человека к холоду является повышение порога возникновения холодовой дрожи и теплотворной функции сократительного термогенеза на холоде.

В химической терморегуляции значительную роль играют также печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной артерии, что указывает на интенсивное теплообразование в этом органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает.

Физическая терморегуляция осуществляется, в первую очередь, изменением температуры кожи, благодаря расширению кожных сосудов при высоких температурах и сужению при низких температурах, изменению интенсивности потоотделения (испарение пота с поверхности кожи) и дыханию (испарение воды легкими). Температура кожи зависит от количества притекающей к ней по кровеносным сосудам крови: расширение сосудов кожи и увеличение количества притекающей крови ведет к усилению теплоотдачи, сужение их - к снижению теплоотдачи.

Теплоотдача испарением усиливается при повышении температуры окружающей среды. Согласно данным физиологии большое значение в теплоотдаче имеет поза животного (уменьшение поверхности отдачи тепла на холоде путем «съеживания» и увеличение этой поверхности при высоких температурах путем распластывания). 

Интенсивность терморегуляционных механизмов взаимодействует с величиной холодового воздействия. Управление этими процессами осуществляется с помощью гипоталамуса рефлекторно. Гипотоламус активирует механизмы, регулирующие согревание тела. Подобно термостату гипотоламус имеет исходный температурный уровень, который он пытается сохранить. Это – нормальная температура тела. Малейшее отклонение от этого уровня приводит к поступлению сигнала в терморегуляторный центр, находящийся в гипотоламусе, о необходимости коррекции (рисунок 1).


 



Рисунок 1.

Изменение температуры тела воспринимают два типа терморецепторов центральные и периферические. Центральные рецепторы находятся в гипотоламусе и контролируют температуру крови, омывающей мозг. Они очень чувствительны к малейшим (от 0,01°С) изменениям температуры крови. Изменение температуры крови, проходящей через гипотоламус, приводит в действие рефлексы, которые сохраняют тепло.

Периферические рецепторы, локализованные по всей поверхности кожи, осуществляют контроль за окружающей температурой. Они направляют информацию в гипотоламус, а также в кору головного мозга, обеспечивая сознательное восприятие температуры таким образом, что вы можете произвольно контролировать пребывание в условиях пониженной температуры.

Не смотря на это основная роль в защите человека от холода принадлежит поведенческой терморегуляции, которая заключается в активном, целенаправленном регулировании термической нагрузки на организм. В связи с необходимостью проведения работ на открытой территории в холодный период года большое значение имеет одежда, под которой понимается комплект предметов, обеспечивающий должную защиту от охлаждения всех участков поверхности тела человека в соответствии с конкретными условиями его трудовой деятельности.

Создание одежды для защиты от холода является сложной научной и практической задачей, так как одежда должна удовлетворять комплексу требований, часто не совместимых друг с другом. Так, например, в одежде должны сочетаться малая масса и высокие теплозащитные свойства; малая воздухопроницаемость и достаточная влагопроницаемость, необходимая для обеспечения влагообмена человека с окружающей средой. Одежда должна защищать человека от охлаждения в состоянии покоя и не вызывать перегрева при выполнении интенсивной физической работы.

К сожалению, можно сказать что для работников занятых в условиях субнормальных температур, спецодежда малоэффективна, прежде всего это связано с значительным колебанием температур окружающей среды.

































1.2 Методы расчета теплоотдачи и переноса тепла в одежде.

Комфортные теплоощущения человека могут сохраняться у человека в течении длительного времени только при условии обеспечения теплового баланса. 

В общем виде тепловой баланс между телом человека и окружающей средой может быть описан следующим уравнением:

М + W – E – RES = R + C + Kcl,

 Где: М – скорость метаболизма (теплопотерь, теплопродукции) при выполнении работ соответствующей категории, Вт/м2; 

          W – теплообмен в результате внешней работы (возможна отрицательная величина), Вт/м2; 

           E – теплообмен в результате испарения пота, Вт/м2; 

           RES – теплообмен в результате дыхания, Вт/м2; 

            Kcl – кондуктивный теплообмен через одежду, Вт/м2; 

            R – лучистый (радиационный) теплообмен, Вт/м2;

            C – конвективный теплообмен, Вт/м2.

В процессе сохранения теплового баланс человека большое значение имеет регуляция теплоотдачи: радиацией, конвекцией, испарением.

Количество тепла отдаваемого телом конвекцией в течении одного часа может быть определено на основе закона Ньютона по уравнению:

Qконв = ?конв · S · (t1- tв), 

где: ?конв – коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м2 · ч · град;

       S – поверхность тела,м2;

       t1 – температура поверхности тела ( одежды), 0С;

       tв – температура окружающего воздуха, 0С.

Количество тепла, отдаваемого излучением единицей поверхности тела в окружающую среду в единицу времени, по закону Стефана—Больцмана определяется уравнением:



Qрад = c · Fизл · [(



где: Qрад – количество тепла, передаваемого радиацией, ккал/ч;

        с – коэффициент взаимной радиации, ккал/м2 · ч · град;

        Fизл – излучающая поверхность тела человека, м2;

        tп – температура поверхности тела и одежды, 0С;

        t0 – температура окружающих поверхностей, 0С.

Уравнение для определения количества тепла, передаваемого радиацией, можно написать также в виде:

Qрад = ?л · F · (tп- t0),

где: ?л – коэффициент теплоотдачи излучением, ккал/м2 · ч · град;

         F – поверхность тела,м2;

Количество тепла, отдаваемого с поверхности тела человека испарением пота, может быть определено уравнением:



Qрад = ?в · W · F · (Рк - Рв), 

где: ?в – коэффициент перехода тепла во внешнюю среду при испарении пота с поверхности тела, ккал/м2 · ч· мм.рт. ст.;

         F – часть поверхности тела человека, покрытая потом, м2;

         W – коэффициент увлажнения кожи; 

          Рк – парциальное давление  водяного  пара в насыщенном воздухе над поверхностью кожи, мм рт.ст. (при температуре поверхности тела);

          Рв – парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, мм рт.ст.

Коэффициент ?в зависит от теплозащитных свойств одежды и скорости прохождения окружающего воздуха.

Определенная часть тепла, в организме человека расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха. Величина этих теплопотерь зависит от температуры вдыхаемого воздуха и величины легочной вентиляции. 

Теплопотери дыханием в условиях пониженных температур могут быть приближенно определены по формуле: 

Qдых = 0,0014 · М · (30 – tв),

где: Qдых – потери тепла дыханием, Вт;

         М – энергозатраты, Вт;

         tв – температура вдыхаемого воздуха, 0С.

Продолжительность сопротивления человека холоду зависит от вида одежды. Для обеспечения комфортных условий человеку в производственных условиях осуществляют оценку спецодежды.

Перемещение тепла в одежде, как и в любой среде, происходит только при разности температур на отдельных её участках. Перемещение тепла происходит от большей температуры к меньшей.

Процесс передачи тепла от поверхности тела через одежду в окружающую среду состоит из двух частей: 1) передачи тепла от внутренней поверхности одежды к наружной при перепаде температур; 2) от наружной поверхности одежды в воздух.

Величиной, характеризующей изолирующее действие одежды, является тепловое сопротивление R:

R = 

где: ? – коэффициент теплопроводности;

        ? – толщина слоя.

В этом случае количество прошедшего тепла через слой ткани может определяется как:

q = 

где: q - значение теплового потока Вт/м2;

        t1 – температура поверхности кожи;

        t2 – температура наружной стороны одежды.

При передаче тепла через многослойный пакет из неоднородных материалов общее термическое сопротивление рассматривается как сумма термических сопротивлений отдельных слоев материалов:

RЭ = R1 + R2 + R3 + …,

где: RЭ – тепловое сопротивление сложного слоя, м2  • ч • град/ккал; 

        R1, R2, R3 – тепловые сопротивления простых слоев.

В этом случае формула переноса тепла внутри одежды примет вид:

q = ,

С учетом теплового сопротивления воздушных прослоек одежды суммарное тепловое сопротивление одежды определяют по формуле:

?RСУМ = ?Rм + ?Rв.п.+ Rп,

где: Rм – тепловое сопротивление материалов, м2 • град/Вт; 

        Rв.п. – тепловое сопротивление воздушных прослоек, м2 • град/Вт; 

        Rп – тепловое сопротивление теплоотдаче с поверхности, м2 • град/Вт.

Существующие расчеты  теплофизических характеристик оджеды сводятся  к нахождению нужного суммарного теплового сопротивления. Это конкретное число получается в результате решения уравнений теплового баланса для установившегося теплового режима. В качестве исходных данных для составления соответствующих уравнений используют расчетные температуры окружающего воздуха, скорости ветра, энергозатраты организма и т.д. Однако в практике зачастую приходится рассматривать теплообмен человека в условиях резко нестационарных воздействий окружающей среды, а именно: переменных температур, скоростей и влажности атмосферного воздуха, интенсивности солнечной радиационной составляющей при теплообмене излучением.

Таким образом, имея численное значение, можно лишь в первом приближении оценить уровень соответствия будущего изделия условиям его эксплуатации, так как в природе практически не бывает стационарного режима теплообмена в системе “Человек - одежда - окружающая среда”. 









1.3 Статистика заболеваемости.

Значительную часть своей жизни человек проводит на работе. Специфика ряда заключается в том, что человек длительное время должен находиться на открытой местности не зависимо от погодных условий. И в этом случае негатив окружающей производственной среды во многом определяется неблагоприятными факторами природно-климатической среды. 

Производственный травматизм относится к числу важнейших факторов, отражающих общий уровень развития государства и соизмеримых с такими демографическими параметрами, как средняя продолжительность жизни, рождаемость и смертность населения. В этой связи показатели производственного травматизма входят в число величин, характеризующих качество жизни на земле.

Основные потери рабочего времени в рамках экономики страны  вызваны общей заболеваемостью работников. Известно также, что в общей заболеваемости основную группу (до 20% всех случаев временной нетрудоспобности) составляют простудные болезни и заболевания, вызванные общим и локальным переохлаждением организма во многом из-за несоответствия теплозащитных свойств одежды условиям её эксплуатации.
     Охлаждение человека как общее, так и локальное способствует изменению его двигательной активности, нарушает координацию и способность выполнять точные операции; вызывает тормозные процессы в коре головного мозга, способствует развитию патологии.

Холод способствует возникновению сердечно-сосудистой патологии, приводит к обострению язвенной болезни, радикулита, обусловливает возникновение заболеваний органов дыхания, увеличивая потери рабочего времени за счет заболеваемости с временной утратой трудоспособности. Возникновение или обострение ряда заболеваний (бронхита, пневмонии, тонзиллита, язвенной болезни желудка, эндокринных расстройств и др ) тесно связано, с одной стороны, с действием на организм экстремальных факторов внешней среды, с другой стороны — с фазами адаптивных перестроек. На начальных этапах адаптации к холоду преобладают, как правило, острые воспалительные заболевания, обостряются уже имеющиеся патологические процессы, а через 3 - 5 лет в структуре заболеваемости начинают преобладать ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертония, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки нарушения со стороны эндокринной системы. Эти заболевания являются следствием хронического стресса и связаны с глубокими перестройками метаболизма систем эндокринной регуляции, состоянием иммунологической реактивности и т. д.

Охлаждение человека как общее, так и локальное (особенно кистей) способствует изменению его двигательной реакции, нарушает координацию и способность выполнять точные операции, вызывая тормозные процессы в коре головного мозга, что может быть причиной возникновения различных форм травматизма.

Длительное пребывание в условиях охлаждающего микроклимата может привести к обморожениям и переохлаждению. 

Обморожение представляет собой повреждение какой-либо части тела (вплоть до омертвения) под воздействием низких температур. Чаще всего обморожения возникают в холодное зимнее время при низкой температуре окружающей среды. При длительном пребывании вне помещения, особенно при высокой влажности и сильном ветре, обморожение можно получить осенью и весной при температуре воздуха выше нуля.

Под влиянием холода в тканях происходят сложные изменения, характер которых зависит от уровня и длительности воздействия низкой температуры. При действии температуры ниже –30oС основное значение имеет повреждающее действие холода непосредственно на ткани, происходит гибель клеток. При действии температуры от –10 до -20oС, при которых наступает большинство обморожений, ведущее значение имеют сосудистые изменения, в виде спазма мельчайших кровеносных сосудов. В результате замедляется кровоток, прекращается действие тканевых ферментов.

Степени обморожения:

- обморожение I степени (наиболее лёгкое) обычно наступает при непродолжительном воздействии холода. Первые признаки такого обморожения – чувство жжения, покалывания с последующим онемением поражённого участка. Затем появляются кожный зуд и боли, которые могут быть как незначительными, так резко выраженными.

- обморожение II степени возникает при более продолжительном воздействии холода. Наиболее характерный признак поражения II степени – это образование в первые дни после травмы пузырей, наполненных прозрачным содержимым. Полное восстановление целостности кожного покрова происходит в течение 1 – 2 недель, рубцы не образуются. При обморожении II степени после согревания боли интенсивнее и продолжительнее, чем при обморожении I степени, беспокоят кожный зуд и жжение.

- при обморожении III степени, продолжительность периода холодового воздействия и снижения температуры в тканях увеличивается. Образующиеся в начальном периоде пузыри наполнены кровянистым содержимым, дно их сине-багровое, нечувствительное к раздражениям. Происходит гибель всех элементов кожи с развитием в исходе обморожения грануляций и рубцов. Сошедшие ногти вновь не отрастают или вырастают деформированными. Отторжение отмерших тканей заканчивается на 2 - 3-й неделе, после чего наступает рубцевание, которое продолжается до 1 месяца. Интенсивность и продолжительность болевых ощущений более выражена, чем при обморожении II степени.

- обморожение IV степени возникает при длительном воздействии холода, снижение температуры в тканях при нём наибольшее. Оно нередко сочетается с обморожением III и даже II степени. Омертвевают все слои мягких тканей, нередко поражаются кости и суставы.

В условиях длительного пребывания при низкой температуре воздуха возможны не только местные поражения, но и общее переохлаждение организма. Под общим переохлаждением организма следует понимать состояние, возникающее при понижении температуры тела ниже 34oС.

Различают лёгкую, среднюю и тяжёлую степени общего охлаждения: лёгкая степень: температура тела 32-34oС,  средняя степень: температура тела 29-32oС,  тяжёлая степень: температура тела ниже 31oС. 

В настоящее время, по оценке экспертов, в экономике страны имеется более 48 млн рабочих мест, на которых занято свыше 71 млн работников.

Согласно Министерству труда  и социальной защиты на протяжении последних более чем 10 лет (2006 – 2016 годы) сохраняется положительная тенденция снижения уровня производственного травматизма, в том числе снижения количества погибших в результате несчастных случаев на производстве.

Так, количество несчастных случаев с тяжелыми последствиями (групповых несчастных случаев, несчастных случаев с тяжелым и смертельным исходом) снизилось в 2,7 раза (с 17 229 случаев в 2005 году до 6 316 в 2014 году).

В 2016 году на производстве погибло 1 707 работников, что в 2,7 раза ниже показателя 2006 года (4 604 человека).

В соответствии с практикой МОТ ведется учет смертельного травматизма по показателю числа погибших на 100 тыс. занятых в экономике.

В 2016 году в Российской Федерации данный расчетный показатель составил 2,4 погибших на производстве на 100 тыс. занятых в экономике. Количество погибших работников в результате несчастных случаев на производстве традиционно остается на высоком уровне в таких видах экономической деятельности, как строительство, обрабатывающие производства, добыча полезных ископаемых.

Анализ информации по данным Минтура России показывает, что в последние годы отмечается рост производственного травматизма от переохлаждения. Доказано, что даже при кратковременном влиянии холода в организме происходит сложная перестройка регуляторных и гомеостатических систем, изменяется иммунный статус организма. В связи со сказанным мероприятия по борьбе с охлаждением человека, особенно работающего на открытой территории, должны быть направлены на обеспечение допустимого теплового состояния человека. Одним из них является использование одежды, соответствующей условиям его жизнедеятельности.

В основу проектирования спецодежды для защиты от пониженных температур положены методы основанные на данных физиологии теплообмена человека, теплофизических свойствах материалов одежды их пакета и одежды в целом, многие из которых были доведены до стандартов. В частности, метод определения суммарного теплового сопротивления материалов для одежды регламентируется ГОСТ 20489-7575.

В то же время, как показывает практика, актуальность разработки и создания одежды для защиты от переохлаждения и перегрева человека для нашей страны не снижается. Анализ несчастных случаев в РФ регистрирует несколько десятков случаев переохлаждения с  летальным исходом на рабочих местах операторов погибших от холода в год. При этом большинство пострадавших не были обеспечены специальной одеждой для защиты от низких температур.





 





















1.4 Направления проектирования одежды в  условиях субнормальных температур  в соответствии с техническими регламентами.

Процесс создания специальной одежды на первостепенном  этапе сводится к рассмотрению ситуации, в которой находится человек, и к поиску способов, помогающих устранить или снизить сложности пребывания человека в условиях окружающей среды.

При проектировании одежды от пониженных температур руководствуются настоящими стандартами, устанавливающими требования к одежде. Средства индивидуальной защиты выпускаются в соответствии требованиям настоящего технического регламента Таможенного союза №19 , а также других технических регламентов Таможенного союза, действие которых на них распространяется.

Средства индивидуальной защиты должны быть разработаны и изготовлены таким образом, чтобы при применении их по назначению и выполнении требований к эксплуатации и техническому обслуживанию они обеспечивали: 

-  необходимый уровень защиты жизни и здоровья человека от вредных и опасных факторов; 

- отсутствие недопустимого риска возникновения ситуаций, которые могут привести к появлению опасностей; 

- необходимый уровень защиты жизни и здоровья человека от опасностей, возникающих при применении средств индивидуальной защиты. 

Существует большое разнообразие видов специальной одежды (рисунок 1), которая в зависимости от конкретных производственных условий могут быть рекомендованы для обеспечения безопасных условий труда. К основным из них относятся: куртка, брюки, комбинезон, полукомбинезон, плащ, фартук, рукавицы, жилет, перчатки, нарукавники, бахилы, различные головные уборы, наплечники, наколенники и т.д. Эти виды специальной одежды могут находиться как порознь, так и в сочетании друг с другом.



Рисунок 1 Виды основной одежды: а – куртка, б – брюки, в – комбинезон, г – полукомбинезон, д – жилет, е – шлем, ж – рукавицы, з – фартук, и- наплечник, к – наколенник, л – быхилы, м – гамаша.

В таблице 1 приведена классификация специальной одежды, а также условные обозначения маркировки по защитным свойствам согласно ГОСТ 12.4.103-83 ССБТ. Маркировка специальной одежды по защитным свойствам выполняется в зависимости от факторов производственных вредностей в соответствии с их условными обозначениями.

Таблица 1 – Классификация  спецодежды по защитным свойствам

Группа воздействий

Подгруппа воздействий

Маркировка

1

2

3

Механические

Проколы, порезы

Мп



Истирание

Ми

Повышенные температуры

Повышенные температуры, обусловленные климатом

Тк



Тепловое излучение

Ти



Открытое пламя

То



Искры, брызги расплавленного металла, окалина

Тр



Контакт с нагретыми до температуры 40 – 100о С поверхностями

Тп 100



Контакт с нагретыми до температуры 100 – 400 о С поверхностями

Тп 400



Контакт с нагретыми до температуры более 400 о С поверхностями

Тв



Конвективная теплота

Тт

Пониженные температуры

Пониженные температуры воздуха

Тн



Пониженные температуры воздуха и ветер

Тнв

Радиоактивные загрязнения и рентгеновские излучения

Рентгеновские излучения

Ри



Радиоактивные загрязнения

Рз

Электрический ток, электростатические заряды, электрические и электромагнитные поля

Электростатические заряды и поля

Эс



Электрические поля

Эп



Электромагнитные поля

Эм

Нетоксичная пыль

Нетоксичная пыль

Пн



Пыль, стекловолокна, асбест

Пс



Мелкодисперская пыль

Пм

Токсичные вещества

Твердые токсичные вещества

Ят



Жидкие токсичные вещества

Яж



Аэрозоли токсичных веществ

Яа

Вода и растворы нетоксичных веществ

Водонепроницаемая одежда

Вн



Водоупорная одежда

Ву



Растворы поверхностно – активных веществ

Вп

Растворы кислот

Кислота концентрации более 80 % (по серной кислоте)

Кк



Кислота концентрации более 50 – 80 % (по серной кислоте)

К 80



Кислота концентрации более 20 – 50 % (по серной кислоте)

К 50



Кислота концентрации не более 20 % (по серной кислоте)

К 20

Щелочи

Расплавы щелочей

Щр



Раствор щелочей концентрации более 20 % (по гидроксиду натрия)

Щ 50



Раствор щелочей концентрации не более 20 % (по гидроксиду натрия)

Щ 20

Органические растворители, в том числе лаки и краски на их основе

–

0

Нефть, нефтепродукты, масла и жиры

Сырая нефть

Не



Продукты легкой фракции

Нл



Нефтяные масла и продукты тяжелой фракции

Нм



Растительные и животные масла и жиры

Мж

Общие производственные загрязнения

–

З

Вредные биологические факторы

Микроорганизмы

Бм



Насекомые

Бн

Сигнальная одежда

–

Со

 Примеры обозначения защитных свойств СИЗ представлены на рисунке 1.



Рисунок 1 - Символы, обозначающие защитные свойства СИЗ.

К специальной одежде предъявляется сложный комплекс требований: защитных, гигиенических, эргономических, эксплуатационных и эстетических. К каждому виду спецодежды предъявляются конкретные требования в соответствии с условиями эксплуатации.

В последнее время специалисты многих стран занимаются разработкой специальной одежды, создающей комфортное тепловое состояние человека. Однако в большинстве случаев одежда не справляется с поставленной задачей, что приводит к переохлаждению или перегреву организма, что значительно снижает работоспособность человека. В связи с этим существует потребность в разработке новых видов одежды, гарантирующей комфортное тепловое состояние человека при работе в сложных климатических условиях. 

Для разработки современной одежды необходимо проанализировать имеющийся на сегодняшний день ассортимент спецодежды для защиты от пониженных, для выявления в ней  достоинств и недостатков.

Технические требования к утепленной спецодежды, согласно стандартам безопасности труда регламентируются государственным стандартом - ГОСТ Р 12.4.236-2007. Данный стандарт определяет основополагающие требования к спецодежде, предназначенной для защиты здоровья работников различных отраслей промышленности от пониженных температур, а также устанавливает методы контроля готовых изделий. Кроме этого, государственным стандартом определены требования по сертификации готовой спецодежды и материалов предназначенных для производства спецодежды, а также требования по проектированию спецодежды и организации производства.

Комплектация утепленной спецодежды, в зависимости от условий использования (на открытом воздухе или внутри помещения) может меняться. Это могут быть куртка и брюки, брюки могут быть заменены полукомбинезоном или костюм и теплое белье, или костюм и жилет, а также могут встречаться и другие комбинации.

ГОСТ Р 12.4.236-2007 требует изготавливать утепленную спецодежду по размерам на типовые фигуры мужчин и женщин второй полнотной группы. Размер готового изделия должен состоять из двух размерных признаков типовой фигуры и содержать сдвоенные значения роста и обхвата груди. В зависимости от класса защиты плечевые изделия утепленной спецодежды должны иметь конструктивные прибавки на свободное облегание и толщину материалов. Линейные измерения готовых изделий могут иметь предельные отклонения по длине (до 1,5 сантиме.......................