Зимняя обувь -теория теплоизоляции

Печать

      Для того чтобы держать наши ступни и ноги в тепле, зимняя обувь должна препятствовать тому, чтобы естественное тепло нашего тела уходило в атмосферу. Для этого их нужно окружить   изолирующим материалом.
          Теплообмен – это процесс, в котором тела с разной температурой обмениваются энергией в форме тепла, и это может происходить тремя путями:
          Проводимость: энергия передается непосредственно от горячего предмета к холодному предмету, с которым он находится в контакте, или к более холодной части того же предмета.
          Конвекция: здесь более горячий предмет передают свою энергию в среду (воздух или воду), которая затем передвигается и контактирует с более холодным предметом, отдавая ему свою энергию. Для того чтобы происходила эффективная конвекция, эта среда должна быть в достаточном количестве, чтобы движение могло происходить (конвекционные потоки).                                             эва01542
        Радиация (излучение): этот процесс отличается от предыдущих тем, что предметы, обменивающиеся теплом, могут не контактировать друг с другом. Они могут быть даже изолированы вакуумом, и все равно все тела, нагретые выше абсолютного нуля (-273°С), излучают энергию.
          В зимней обуви проводимость – это основной метод теплообмена. И т.к. воздух является одним из наихудших проводников, наилучшие теплозащитные характеристики будет иметь тот вкладыш, который сохранит максимальное количество воздуха между ногой и окружающей средой.воздушного пространства растет, то начинает происходить конвекция, и мы должны заполнить пространство чем-либо препятствующим движению воздуха, например, пухом, пеной или волокном и т.п. Вода в 200 раз лучше проводит тепло, чем воздух, вот почему мы должны пытаться предотвращать попадание влаги и ее сохранение в воздушных прослойках нашего вкладыша.
                                                      ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
         Исходя из рыночных аспектов, важно иметь некоторые измерительные данные относительно теплоизоляции, на которую способен каждый из производимых нами продуктов. Компания BAFFIN Inc. разработала научный метод сравнения теплопроводности различных утеплителей, и, исходя из этих результатов, оценивает «рейтинг комфорта» в обуви, где используется утеплитель.
                 Стоит особо подчеркнуть, что существует много других факторов, которые влияют на тепловые характеристики ботинок в процессе носки, такие, как особенности обмена веществ у владельца, уровень активности, уровень потоотделения, верхняя одежда, например, носки, которые должны быть теплыми. По этим причинам любые термохарактеристики, присущие какому-либо ботинку, следует рассматривать только как приблизительное указание на реальную ситуацию в процессе носки.
                 Тест, определяющий термохарактеристики утепляющего материала, начинается со сшивания законченной изолирующей стельки из тестируемого материала. Для всех тестов используется стандартный ботинок, имеющий простую однослойную резиновую подошву и нейлоновый верх.
                 Чтобы оценить утеплитель, его вставляют в стандартный ботинок, и специальная камера из резины в форме стопы вставляют внутрь утеплителя, чтобы сымитировать ногу. Вода, нагретая до 37°С, циркулирует по камере, и вся эта конструкция помещается в холодильник с температурой –40°С. Мощность электрической энергии, требующейся для поддерживания температуры воды на уровне 37°С, тщательно измеряется и записывается для каждой комбинации ботинок + утеплитель.
               В течение многих лет опыт компании Baffin Inc. в канадской индустрии по производству зимней обуви показал, что стандартный 8мм (шерсть 55%) войлочный утеплитель дает хорошую термоизоляцию при температуре до –40°С. Используя этот материал в качестве основы, мы оцениваем все остальные утеплители, похожие на этот, и используем полученные значения как наши «термохарактеристики», которые можно найти на сделанных вручную ярлыках всей нашей зимней продукции.
                                                              ДРУГИЕ ФАКТОРЫ
              Как было замечено ранее, простая воздушная прослойка дает наилучшую теплоизоляцию. К сожалению, сохранять воздушные прослойки в обуви невозможно, поэтому были разработаны различные методы для удержания слоя сухого неподвижного воздуха вокруг стопы. Это привело к появлению большого количества специальных материалов, как натуральных, так и синтетических. Большинство из них представляет собой нетканый материал из высококачественного волокна, которое может содержать максимально возможное количество воздуха, благодаря своей тонкости. Способность поглощать влагу и выводить его окружающую среду также являются чрезвычайно важными.
Из-за выделения пота ногами появляется большое количество влаги, которая уводит тепло в 200 раз быстрее, чем воздух. Поэтому одной из самых важных черт утеплителя является его способность удалять влагу из ботинка. В идеале, влага должна не адсорбироваться материалом и удаляться через изолирующие слои.
              Второй враг термоизоляции – это давление. Вес тела заставляет изолятор спрессовываться, в частности стельку.  Так как материал спрессован, теряется воздушное пространство, и вследствие этого термоизоляция. Т.о. хорошо спроектированный утеплитель должен хорошо сопротивляться сжатию, вместе со стелькой или внутренним носком, как ПЕРФЛЕКС (Perflex), который сохраняет свою толщину под полным весом человека.
            Промышленная обувь всегда является предметом многочисленных дебатов, где обсуждается теплота ботинка.
Большинство потребителей утверждают, что наличие металлического носка или стельки могут привести к охлаждению стопы. Тем не менее, все эксперименты, в которых мы принимали участие, направленные на выявление разницы в температурах в зависимости от наличия стального носка или стельки, показали, что это не так.
            Теплопроводность ПВХ, термопластика и вулканизированной резины примерно одинакова для всех практических целей. Современный ПУ имеет незначительное преимущество благодаря воздушным ячейкам, поглощенным внутри его структуры.
         Небольшое количество излучения будет возникать из-за того что тело человека нагрето, и тонкая металлическая фольга внутри утеплителя будет отражать ее обратно в ботинок.

 

Поделись полезной находкой с друзьями!