| Пара слов об утеплителях. |
[Aug. 3rd, 2007|03:26 pm] |
Все современные утеплители под всевозможными торговыми марками в 98% случаев изготовлены из химического вещества лавсана (полиэтилентерефталата, полиэфира, ПЭТФ – что кому нравится). Поэтому сравнивая утеплители необходимо отталкиваться от физических и механических свойств лавсана.
То, что в спальнике, куртке итд греет воздух (а если быть шибко вумным, то не греет а препятствует передаче тепла от тела во внешнюю среду за счет малой теплопроводности), заключенный между двумя оболочками из ткани знают все. Следовательно лучшим является утеплитель, который при минимальной плотности и соответственно массе способен удержать оболочки изделия на определенном расстоянии друг от друга и препятствовать перемешиванию воздуха внутри оболочек. То есть он должен состоять из упругих и тонких волокон. Чем тоньше волокно, при равной плотности утеплителя, тем плотнее структура утеплителя и соответственно хуже циркуляция воздуха. Упругость достигается завивкой волокон в спираль (пружину).
Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
1. максимально тонкое волокно
2. волокна завиты в спираль
Существуют три способа скрепления волокон утеплителя между собой: склеивание клеями (всякими разными), термосоеденение при нагревании (т.н. термосклейка), и механическое спутывание волокон.
Клеевое соединение в конце концов развалится, от нагрузок, воды, стирки утеплитель или собьется в комки, или сплющится (пример синтепон, самое первое поколение синтетических утеплителей). Термосклейка тоже недолговечна, тк площадь контакта квадратные доли микрона, количество молекулярных связей мало, а нагрузки колоссальные. Вторая неприятность от склейки, что клеевой, что термо, следующая: теплопроводность воздуха при t °C от -53 до +17 0,019 - 0,0225 Вт/(м•К). Теплопроводность лавсана (полиэтилентерефталата) при t °C +20 0.21 - 0.28 Вт/(м•К). У клеев термопроводность наверняка таких же порядков. При склейке волокон образуются непрерывные мостики холода от внутренней оболочки к внешней с теплопроводностью в десять раз больше чем у воздуха. То есть склеенный утеплитель при всех равных показателях (плотность, толщина волокна итд) с несклеенным, с точки зрения термодинамики, по определению не может быть лучше. Спутывание наиболее эффективнее, ломаться нечему, мостиков холода нет, но и дороже – технология должна обеспечивать невозможность миграции волокон относительно друг друга и сквозь внешние оболочки.
http://www.calc.ru/609.html
http://plastmassy.webzone.ru/1992/ar_1992_1_Sabsai.htm
Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
3. волокна соединены механически, с помощью спутывания (возможно есть технический термин, но я его не знаю) и чем больше точек переплетения тем лучше.
Прим. Новейшая технология спутывания волокон - с помощью струи воды. Достаточно дорогостоящая, но позволяющая очень качественно спутать очень тонкие волокна, на порядок тоньше, чем используются в настоящее время.
Для облегчения волокно производят пустотелым. С одним или несколькими каналами. Что позволяет при тех же механических и физических свойствах и экономить материал и производить утеплитель меньшей удельной плотности и следовательно легче.
Прим. Распространенное объяснение по поводу того, что утеплитель с пустотелым волокном, за счет того, что в волокне находится дополнительное количество воздуха, теплее является бредовым. Об этом ниже.
Плотность лавсана (химического вещества) 1400-1250 кг/м3, примем среднюю за 1300 кг/м3.
Плотность утеплителя (полотна) от 150 до 300 г/м2., рассмотрим утеплитель плотностью 200 г/м2, он имеет толщину, предположим, 4 см. Значит его плотность будет 5 кг/м3.
В этом утеплителе в 1м3 собственно лавсана 3846 см3. Сплошные лавсановые волокна имеют линейную плотность от 0,4 до 2,0 Тэкс. Возьмем среднее значение 0,3 Тэкс.
Рассмотрим два волокна одинакового диаметра – одно цельнее, другое пустоелое. 3846 см3 (массой 5 кг) цельного волокна при линейной плотности 0,3 Тэкс будут иметь длину 500000000 см. Диаметр волокна будет 0,003 см.
d=2*корень кв. из V/hπ
V=3846 cm3
h=500000000 cm
d=0.003 cm
Теперь просчитаем обратную задачу. Предположим, что в волокне диаметром 0,003 см есть отверстие диаметром 0,0015 см (или несколько отверстий в сумме такой же площади). Объем внутренней полости будет 883 см3, а масса пустотелого волокна в 1 м3 будет на 1,148 кг меньше чем целого такого же диаметра.
При одинаковом диаметре волокон в 1 м3 пустотелого утеплителя инертного воздуха заключенного внутри волокон (который стопроцентно не участвует в конвекции тепла) 883см3 и 996154см3 заключенного между тканевыми оболочками. Т.е. в пустотелый утеплитель содержит воздуха всего на 0,9% больше. Можно ли почувствовать эту разницу? А вот масса утеплителя на 23% меньше. Это уже солидно и чувствительно.
Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
4. волокна пустотелые
Все сказанное выше касалось конструктивных и технологических свойств утеплителей.
На какие параметры необходимо обращать внимание выбирая спальник или теплую одежду.
Важное прим. Очень часто в целях запудрить мозги потребителю и сразить его цифрами, описывающими волшебные свойства материалов, производители и продавцы применяют (по отношению к утеплителям) следующий финт. Приводят данные испытаний голого утеплителя. Но свойства изделия зависят и от характеристик материалов, которые окружают утеплитель, т.е. оболочки (это называется пакетом: внешний слой (ткань) - слой утеплителя- слой подкладки). Поэтому оценивая характеристики приведенные ниже, всегда необходимо уточнять к чему относятся цифры испытаний к пакету или к голому утеплителю. Все приведенные ниже цифры относятся к пакету.
1. Сминаемоесть.
Под нагрузкой волокна утеплителей сминаются. Тест проводится эталонным образцом. У качественных утеплителей эта величина сминаемости составляет 10-15%.
2. Степень восстановления первоначальной формы после деформации (свойство упругости). У качественных утеплителей после снятия нагрузки восстанавливление первоначальной формы происходит на 100%.
3. Средний коэффициент воздухопроницаемости
У качественных утеплителей эта величина должна быть не менее 100 дм3/м2с (у лучших образцов коэффициент составляет 120 и более дм3/м2с). Стирки существенно снижают этот показатель (у многих утеплителей до 50% после 2-й стирки).
4. Испытания на интенсивную сушку.
Расстояние, при котором после полного высыхания утеплителя, начинается термодеструкция, при выделении тепла панелью, эквивалентного теплу, выделяемому тлеющими углями кладки березовых дров объемом 0,5 м3.
У качественных утеплителей этот параметр должен быть не более 0,55 м.
5. Коэффициент теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности воздуха, лучшего теплоизолятора, составляет при 0,0259 Вт/м°K при 20°C, у качественных утеплителей этот коэффициент в пределах 0,029-0,032 Вт/м°K.
6. Влагоемкостные свойства.
Характеристика способности удерживать воду поле полного погружения в воду и стекания воды без отжима утеплителя. У качественных утеплителей влагоемкость не более 40%.
7. Суммарное тепловое сопротивление
Рекомендуемые параметры для спальников.
Лето (1 сезон) 0,4 м кв.°K /Вт=4 Tog=2,5 Clo
Весна (2 сезона) 0,6 м кв.°K /Вт=6 Tog=4,0 Clo
3 сезона 0,9 м кв.°K /Вт=9 Tog=6,0 Clo
Зима (4 сезона) 1,0 м кв.°K /Вт=10 Tog=6,5 Clo
Горный туризм 1,2 м кв.°K /Вт=12 Tog=8,0 Clo
Полярные экспедиции 1,55 м кв.°K /Вт=15,5 Tog=10,0 Clo
Суммарное тепловое сопротивление измеряется в м кв.°K /Вт. Применяются так же величины Clo и Tog.
1 Tog = 0,1 м2 К/Вт = 0,645 Clo
1 Clo = 0,155 м2 К/Вт = 1,550 Tog.
Рекомендации по одежде можно почитать здесь
Несколько слов о теории температурных стандартов для спальных мешков
(То же в html версии)
© QTK 2005-2007
|
|
|
![[info]](http://l-stat.livejournal.com/img/userinfo.gif?v=92.2){kind=small}
