Приложение Г (справочное). Расчет теплоизоляции комплекта СИЗ

Приложение Г
(справочное)

Расчет
теплоизоляции комплекта СИЗ

Г.1 Теплоизоляцию комплекта СИЗ, ( °С/Вт), рассчитывают по формуле:

,

(Г.1)

где - средневзвешенная температура кожи, °С;

- температура окружающей среды, °С;

- средневзвешенное значение теплового потока.

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

Г.2.1 Тепловой поток рассчитывают в соответствии с формулой теплового баланса:

,

(Г.2)

где W - эффективная мощность механической работы, ;

- энерготраты, ;

- 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), .

Г.2.2 Теплопотери рассчитывают по формуле:

,

(Г.3)

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

.

(Г.4)

Г.2.3 Теплопотери испарением влаги при дыхании () рассчитывают по формуле:

,

(Г.5)

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

- давление водяного пара в атмосфере, кПа.

Г.2.4 Теплопотери испарением влаги с поверхности тела, (), рассчитывают по формуле:

,

(Г.6)

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

Величина w в условиях некоторого охлаждения принимается равной 0,06; в условиях теплового комфорта может быть определена как .

Давление насыщенного водяного пара при температуре кожи, (кПа), может быть определено либо по психрометрическим таблицам, либо по формуле:

.

(Г.7)

Суммарное сопротивление одежды испарению влаги, , , может быть определено из выражения:

,

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:

.

(Г.8)

Г.2.5 Если для изготовления одежды используются паропроницаемые материалы, то расчет потерь тепла испарением влаги с поверхности тела человека рассчитывают по формуле:

,

(Г.9)

где S - площадь поверхности тела обнаженного человека, .

Примечание - Средняя поверхность тела человека составляет 1,8 .

Г.3 Пример расчета комфортной величины для определения теплоизоляции комплекта СИЗ применительно к человеку, выполняющему физическую работу с энергозатратами 130 при температуре воздуха минус 10°С

Г.3.1 Температуру выдыхаемого воздуха рассчитывают, используя формулу (Г.4):

.

Г.3.2 Потери тепла дыханием за счет конвекции рассчитывают, используя формулу (Г.3):

.

Г.3.3 Потери тепла за счет испарения влаги с верхних дыхательных путей рассчитывают, используя формулу (Г.5):

.

Г.3.4 Потери тепла испарением влаги с поверхности тела человека рассчитывают по формуле (Г.9):

.

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

.

Примечание - Если для изготовления одежды предполагается использовать паропроницаемые материалы (4,0  и более), то (в диапазоне температур воздуха до минус 10°С) может быть ориентировочно определен также из следующей формулы:

.

(Г.10)

Г.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 допускаемой степенью охлаждения человека и продолжительностью его пребывания на холоде. При этом величина дефицита тепла в организме (Д) не должна превышать 52 Вт . Данная степень охлаждения человеком воспринимается как "прохладно".

Г3.7 Величина , используемая для вычисления теплоизоляции, может быть определена с учетом планируемого времени непрерывного пребывания на холоде (t, час).

Таблица Г.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

,

(Г.11)

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

При непрерывном пребывании на холоде, например в течение трех часов, для расчета теплоизоляции комплекта СИЗ величину следует принять равной 108 (90,7 + 52/3).

Г.4 Расчет средневзвешенной температуры кожи

Г.4.1 Значение рассчитывают по формулам:

- при теплоощущении "комфорт":

,

(Г.12)

- при теплоощущении "прохладно":

.

(Г.13)

Г.5 Расчет теплоизоляции комплекта СИЗ

Г.5.1 Теплоизоляцию комплекта СИЗ для обеспечения теплового комфорта в течение длительного времени при температуре воздуха минус 10°С и при уровне энергозатрат человека 130 рассчитывают из значений и , равных соответственно 90,7  и 31,5°С (формула Г.12):

(2,95 кло*).

Г.5.2 при допущении некоторого охлаждения ("прохладно" по истечении трех часов) рассчитывают из значений и , равных соответственно 108 и 28,7°С:

(2,13 кло).

Г.5.3 Для условий воздействия ветра и выполнения физической работы вводится поправка в , рассчитанная для относительно спокойного воздуха, которая определяется по формуле:

,

(Г.14)

где С - снижение теплоизоляции, %;

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

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 10 с, то теплоизоляция комплекта, , снизится на 20,3% (формула Г.14). Теплоизоляцию комплекта СИЗ с учетом поправки на ветер рассчитывают по формуле:

.

(Г.15)

Г.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 Г.2.

Примечание - Например, для II климатического пояса следует изготовить комплект СИЗ, имеющий теплоизоляцию 0,474°С . Исходя из этой величины, теплоизоляция комплекта должна соответствовать величинам, приведенными в таблице Г.2 (применительно к верхней границе 0,556°С .

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

Область тела	Теплоизоляция комплекта СИЗ (верхняя граница), °С
	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 0,474°С , в таблице Г.3 приведены значения теплоизоляции комплекта СИЗ на различных участках поверхности тела человека.

В таблице Г.4 приведены значения теплоизоляции комплекта СИЗ, определенные для различных климатических поясов, применительно к трехчасовому пребывании в условиях пониженной температуры.

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

Область тела	Теплоизоляция, °С
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

Таблица Г.4 - Теплоизоляция комплекта СИЗ применительно к трехчасовому 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, °С
				при воздухопроницаемости материала верха,
				0	10	20	30	40
4	"Особый" (IA)	-25	6,8	0,630	0,669	0,714	0,764	0,823
3	IV (1Б)	-41	1,3	0,735	0,744	0,752	0,759	0,767
2	Ш (II)	-18	3,6	0,503	0,518	0,534	0,551	0,569
1	ll - l (III)	-9,7	5,6	0,430	0,450	0,474	0,500	0,528