Тепловой баланс и температурные режимы спальных мешков
Наука давно проникла во все области человеческой деятельности и, конечно, в отрасль разработки и производства снаряжения для экстремальных условий. В данной статье речь пойдет о такой неотъемлемой и важной части снаряжения, как спальный мешок: о температурном режиме, на который он рассчитан, о применимых стандартах.
Тепловой баланс
Чтобы человеку было тепло, необходимо выполнение следующего условия: количество тепла, которое он сам вырабатывает, должно быть равным количеству теряемого тепла или превышать его. Процесс и количество вырабатываемой тепловой энергии в организме человека зависит прежде всего от обмена веществ или метаболизма.
Теплоотдача обусловлена следующими особенностями: Теплопроводимостью поверхностей, особенно земной поверхности Циркуляцией воздуха и потерями тепла при дыхании Испарением влаги с поверхности кожи Инфракрасным тепловым излучением
Основная потеря тепла происходит из-за теплопроводимости поверхности и циркуляцией воздуха, в том числе при дыхании. Исходя из вышеизложенного, понять формулу теплового баланса довольно просто:
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС: Воспроизведение тепловой энергии = Потери тепловой энергии при Теплопроводимости, Циркуляции, Испарении и Излучении.
Физиологический фактор в тепловом балансе
Основная задача спального мешка состоит в том, чтобы сохранять тепло. Основным же источником тепла является человек. Теперь разберем, что влияет на эффективность работы спальника.
Тепловая энергия обменных процессов Спящий человек выделяет от 75 до 100 Вт тепла. Для человека средней комплекции это означает, что на квадратный метр поверхности его тела приходится от 47 до 55 Вт тепловой энергии (этот показатель выражается в Вт/м2). Обменные процессы очень сложны, и их интенсивность, а следовательно и выделяемое при этом тепло, зависят как от комплекции, так и от возраста и пола. Например, молодой, в меру упитанный мужчина вырабатывает больше тепла, чем мужчина старшего возраста, и много больше женщины. Одновременно, чувство холода больше присуще начинающим туристам, нежели опытным путешественникам. Равно как и люди, часто работающие на открытом воздухе, меньше подвержены гипотермии (переохлаждению), нежели работники офиса. Общая тенденция такова, что по достижении 25 лет обычно люди плотной комплекции более холодостойкие, чем худощавые.
Комплекция У полных людей наблюдается пониженный метаболизм. Точнее, они поглощают больше, чем производят. У людей нормальной комплекции метаболизм сбалансирован, они поглощают столько же, сколько вырабатывают. В походных условиях, нередко случается так, что человек получает меньше калорий, чем обычно. Больше всего это проявляется в приполярных, полярных и высокогорных экспедициях. В таких условиях организм использует собственные ресурсы для восстановления обменных процессов. Соответственно, более полные люди будут быстрее восстанавливать тепловой и энергетический баланс, нежели более худые.
Пол Женщин принято считать более теплолюбивыми,чем мужчин. Согласно последнему стандарту EN13537, температурный минимум для женщины на 5oС выше, чем у мужчины.
Возраст Метаболизм изменяется и с возрастом. Люди старшего возраста вырабатывают меньше тепла, чем молодые. Молодые люди отличаются повышенным теплообменом, поэтому для них температура комфорта вполне может быть на 5oС ниже, чем у человека зрелого возраста. При этом дети, особенно младенцы, не обладают этим свойством в достаточной степени. Их обменные процессы несбалансированны и постепенно с возрастом замедляются, поэтому очень трудно определить для них средний температурный режим.
Окружающая среда Почти все исследования в области теплообмена производятся на людях так или иначе связанных с экстремальными условиями, будь то военнослужащие, инструкторы по туризму, альпинисты. Как правило, это мужчины в возрасте от 18 до 40 лет, в отличие от большинства населения, большую часть дня проводящие на открытом воздухе: подобный образ жизни, конечно, повышает сопротивляемость холоду. Это нужно учитывать.
Опыт Опыт и знание снаряжения способствуют более глубокому пониманию собственных особенностей теплового обмена. Потому новички, впервые столкнувшиеся с проблемой выбора спального мешка, как правило, будут чувствовать дискомфорт во время сна.
Рассмотрим основные понятия, принятые для определения температур комфорта или экстрима:
Температура комфорта — диапазон температур, при котором человек может спать, не ощущая холода, всю ночь. У этого диапазона есть верхний и нижний предел. Верхний предел температуры комфорта — наиболее высокая температура, при которой можно спать в спальном мешке без повышенного потоотделения (обычно он вычисляется при тестировании в расстегнутом спальнике и с откинутым капюшоном). Нижний предел температуры Комфорта — наиболее низкая температура, обеспечивающая человеку 8 часов непрерывного сна.
Температура экстрима — наиболее низкая температура, при которой спальный мешок защищает человека от гипотермии (переохлаждения). Обычно эта температура должна обеспечивать 6 часов некомфортного сна, но без снижения температуры тела до опасных показателей. Именно эти данные регулируются в настоящий момент государственными и международными стандартами на спальные мешки, в том числе и европейским EN13537.
Температурный стандарт EN13537 EN13537 был разработан европейской группой производителей товаров outdoor. Основная его задача — подтвердить или опровергнуть информацию, предоставляемую производителями спальных мешков о температурных режимах. Стандарт был принят в 2002 году. С 1 января 2005 года вступила в силу его новая редакция, включающая пункты о порядке тестирования и публикации результатов. Иными словами, стандарт предусматривает тестирование всех заявленных к продаже спальников в лабораторных условиях. Все спальные мешки, поступившие в продажу после 1 января 2005 года обязаны соответствовать стандарту EN13537. Получив результаты тестирования, соответствующие требованиям, производитель имеет право разместить на своей продукции знак СЕ.
Стандарт применяется в следующих европейских странах: Австрия, Бельгия, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Исландия, Ирландия, Италия, Люксембург, Мальта, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Словакия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство (т.е. Англия). К сожалению, пока России нет в этом списке. Связано это прежде всего с отсутствием соответствующих ГОСТ-ов. Из Российских компаний, производящих спальные мешки, пока только BASK может позволить себе сертификацию по европейскому стандарту EN13537.
Что же нового в стандарте EN13537?
Главное отличие стандарта от предыдущих — наличие температурной шкалы на описании продукта, предоставляемой тестирующей лабораторией.
Разберем этот пример. Среднестатистическая женщина, может комфортно спать в данном спальном мешке при температуре воздуха от +22С до −4oС, а среднестатистический мужчина — при температуре от +22С до −1oС. В каталоге продукции, соответственно, будет указан максимальный предел комфорта, в данном случае −1oС. Данный спальный мешок должен сохранять достаточно тепла для предотвращения гипотермии (переохлаждения) при температуре до −18С. Но при температурах от −1oС до −18С уже существует риск для здоровья.
Как нужно понимать шкалу температур? За основу взята температура окружающей среды, в которой находится человек в спальном мешке. При тестировании используется манекен в полный человеческий рост с подключенными температурными датчиками. Температура манекена соответствует средней температуре тела человека. В лаборатории, где проводятся испытания, создается определенная температура, в это время с датчиков на манекене снимаются показания потерь энергии, необходимых для поддержания стабильной температуры в точке установки датчика. На основе этих данных составляется температурная шкала, которую производитель может указывать в характеристиках спального мешка. Важно, что теперь можно будет сравнивать температурные характеристики спальных мешков разных производителей по единой шкале. — Т макс — максимальная температура окружающего воздуха, при которой человек в спальном мешке чувствует себя комфортно — комфорта — нижняя граница комфорта для среднестатистической женщины — предел — нижняя граница комфорта для среднестатистического мужчины — экстрим — зона риска переохлаждения
