Приложение В. Расчет теплоизоляции комплекта средств индивидуальной защиты

Приложение В
(справочное)

Расчет теплоизоляции комплекта средств индивидуальной защиты

В.1 Теплоизоляцию комплекта СИЗ , , вычисляют по формуле

, (В.1)

где - средневзвешенная температура кожи, °С;

- температура окружающей среды, °С;

- средневзвешенное значение теплового потока.

В.2 Расчет теплового потока, необходимого для определения теплоизоляции комплекта СИЗ

В.2.1 Тепловой поток вычисляют в соответствии с формулой теплового баланса:

, (B.2)

где - энерготраты, ;

W - эффективная мощность механической работы, ;

- теплопотери конвекцией при дыхании, ;

- теплопотери испарением влаги при дыхании, ;

- потери тепла испарением влаги с поверхности тела, ;

- изменение теплосодержания в организме (разность между значением и суммой теплопотерь организма), .

В.2.2 Теплопотери q_к.дых вычисляют по формуле

, (В.3)

где - температура выдыхаемого воздуха, °С, вычисляемая по формуле

. (В.4)

В.2.3 Теплопотери испарением влаги при дыхании , , вычисляют по формуле

, (В.5)

где - давление насыщенного водяного пара при температуре выдыхаемого воздуха , кПа;

- давление водяного пара в атмосфере, кПа.

В.2.4 Теплопотери испарением влаги с поверхности тела , вычисляют по формуле

, (В.6)

где w - доля увлажненного участка тела, участвующего в теплообмене испарением, безразмерная величина.

Величину w в условиях некоторого охлаждения принимают равной 0,06; в условиях теплового комфорта может быть определена, как равная .

Давление насыщенного водяного пара при температуре кожи , кПа, определяют либо по психрометрическим таблицам, либо вычисляют по формуле

, (В.7)

где е - основание натурального логарифма.

Суммарное сопротивление одежды испарению влаги , определяют из выражения:

, (В.8)

где - сопротивление испарению влаги слоя воздуха, прилегающего к поверхности одежды;

- сопротивление испарению влаги пакета материалов одежды и воздушных прослоек между ними.

с некоторым приближением может быть рассчитана по формуле

, (B.9)

где - теплоизоляция слоя воздуха, прилегающего к поверхности одежды, .

В.2.5 Если для изготовления одежды используют паропроницаемые материалы, то потери тепла испарением влаги с поверхности тела человека вычисляют по формуле

, (B.10)

где S - площадь поверхности тела обнаженного человека, .

Примечание - Средняя поверхность тела человека составляет .

В.3 Пример расчета комфортной величины для определения теплоизоляции комплекта СИЗ применительно к человеку, выполняющему физическую работу с энерготратами при температуре воздуха минус 10°С

В.3.1 Температуру выдыхаемого воздуха вычисляют, используя формулу (В.4)

.

В.3.2 Потери тепла дыханием за счет конвекции вычисляют, используя формулу (В.3)

.

В.3.3 Потери тепла за счет испарения влаги с верхних дыхательных путей вычисляют, используя формулу (В.5)

.

В.3.4 Потери тепла испарением влаги с поверхности тела человека вычисляют по формуле (В.10)

.

В.3.5 Тепловой поток , вычисляют в соответствии с формулой теплового баланса (В.2) при условии, что эффективная мощность механической работы W равна нулю:

.

Примечание - Если для изготовления одежды предполагается использовать материалы с паропроницаемостью не менее , то , (в диапазоне температур воздуха до минус 10°С) может быть ориентировочно определен из следующей формулы:

. (В.11)

В.3.6 При необходимости регламентации времени пребывания на холоде величина , рассчитанная для случая сохранения теплового комфорта (по таблице В.1), может быть увеличена в соответствии с допустимой степенью охлаждения человека и продолжительностью его пребывания на холоде. При этом значение дефицита тепла в организме Д не должно превышать . Данная степень охлаждения человеком воспринимается как "прохладно".

Таблица В.1 - Комфортный уровень теплового потока () при различных температуре воздуха и интенсивности физической работы

Температура воздуха, °С	Энерготраты (категория работ),
	88 (Iб)	113 (IIа)	145 (IIб)
-5	60,1	78,3	102,1
-10	59,6	77,7	101,3
-15	59,1	77,1	100,5
-20	58,6	76,4	99,7
-25	58,2	75,8	98,9
-30	57,7	75,1	98,1
-35	57,2	74,5	97,3
-40	56,7	73,9	96,5

В.3.7 Величина , используемая для вычисления теплоизоляции, может быть определена с учетом планируемого времени непрерывного пребывания на холоде (t в часах):

, (В.12)

где - тепловой поток при условии сохранения теплового комфорта (см. таблицу Е.1).

При непрерывном пребывании на холоде, например в течение 3 ч, для расчета теплоизоляции комплекта СИЗ величину следует принять, равной .

В.4 Расчет средневзвешенной температуры кожи

В.4.1 Значение рассчитывают по формулам:

- при теплоощущении "комфорт"

, (В. 13)

- при теплоощущении "прохладно"

. (B.14)

В.5 Расчет теплоизоляции комплекта средств индивидуальной защиты

В.5.1 Теплоизоляцию комплекта СИЗ для обеспечения теплового комфорта в течение длительного времени при температуре воздуха минус 10°С и при уровне энерготрат человека рассчитывают из значений и , равных соответственно и 31,5°С (формула В.13):

(2,95 кло*).

В.5.2 при допущении некоторого охлаждения ("прохладно" по истечении 3 ч) рассчитывают из значений и , равных соответственно и 28,7°С

(2,13 кло).

В.5.3 Для условий воздействия ветра и выполнения физической работы вводится поправка в , рассчитанная для относительно спокойного воздуха, которую вычисляют по формуле

, (В.15)

где С - снижение теплоизоляции, %;

В - воздухопроницаемость материала верха спецодежды, измеренная при перепаде давления 49 Па, ;

v - скорость ветра, м/с.

Примечание - Если, например, предполагается эксплуатировать комплект СИЗ в климатическом поясе, где наиболее вероятная скорость ветра в зимние месяцы составляет 5,6 м/с, а в качестве материала верха планируется использовать материал, имеющий воздухопроницаемость , то теплоизоляция комплекта снизится на 20,3% (формула В.15). Теплоизоляцию комплекта СИЗ с учетом поправки на ветер вычисляют по формуле

. (В.16)

В.5.4 Для обеспечения должной защиты всех областей тела человека от охлаждения теплоизоляция комплекта СИЗ должна быть распределена в соответствии с коэффициентами, приведенными в таблице В.2.

Примечание - Например, для II климатического пояса следует изготовить комплект СИЗ, имеющий теплоизоляцию . Исходя из этого значения, теплоизоляция комплекта должна соответствовать значениям, приведенными в таблице В.2 [применительно к верхней границе ].

Таблица В.2 - Коэффициенты для определения теплоизоляции комплекта СИЗ на различных участках поверхности тела человека

Область тела	Теплоизоляция комплекта СИЗ (верхняя граница),
	0,556	0,792	> 0,792
Голова	0,50	0,49	0,39
Туловище	1,26	1,31	1,45
Плечо и предплечье	1,13	1,24	1,23
Кисть	0,74	0,66	0,55
Бедро и ягодицы	1,13	1,08	1,07
Голень	0,90	0,81	0,86
Стопа	0,83	0,77	0,59

Применительно к , равной , в таблице В.3 приведены значения теплоизоляции комплекта СИЗ на различных участках поверхности тела человека.

Таблица В.3 - Теплоизоляция комплекта СИЗ на различных участках поверхности тела человека

Область тела	Теплоизоляция,
Голова	0,224
Туловище	0,563
Плечо и предплечье	0,505
Кисть	0,331
Бедро и ягодицы	0,505
Голень	0,402
Стопа	0,371

В таблице В.4 приведены значения теплоизоляции комплекта СИЗ, определенные для различных климатических поясов, применительно к двухчасовому пребыванию в условиях пониженной температуры с учетом выполнения физической работы средней тяжести ().

Таблица В.4 - Теплоизоляция комплекта СИЗ применительно к двухчасовому пребыванию в условиях пониженной температуры в различных климатических поясах (регионах)

Класс защиты	Климатический пояс (регион)	Температура воздуха зимних месяцев, °С	Скорость ветра в зимние месяцы, м/с	Значение теплоизоляции комплекта СИЗ,
				при воздухопроницаемости материала верха,
				0	10	20	30	40
4	"Особый" (IA)	-25	6,8	0,582	0,618	0,659	0,706	0,760
3	IV (1А)	-41	1,3	0,677	0,686	0,693	0,700	0,708
2	III (II)	-18	3,6	0,465	0,478	0,493	0,509	0,525
1	II-I (III-IV)	-9,7	5,6	0,399	0,415	0,437	0,461	0,487

______________________________

* .