About the thermal conductivity of multi-layer clothing
Title Alternative:Przewodność cieplna struktur tekstylnych ubrań kilkuwarstwowych
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Date
2013
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická univerzita v Liberci, Česká republika
Abstract
Měření tepelné vodivosti textilních struktur pro oblečení je stále velkou výzvou. Důvodem je, že tyto hodnoty jsou na hranici spodního rozsahu stávajícího vybavení současných zkušebních zařízení, nebo i nižší. Na druhé straně je ale vyžadována optimalizace tepelného komfortu oděvů. Pánské i dámské oděvy jsou vytvářeny z několika vrstev, a pouze s kompletními informacemi o každé vrstvě jsou možné složitější výpočty a kalkulace. Tato práce prezentuje část rozsáhlejších experimentálních studií, týkajících se Rct hodnot tkaných a pletených struktur sestávajících z několika vrstev. Byla změřena stlačitelnost a tloušťka jednotlivých vrstev i vícevrstvých struktur. V obou případech byla použita standardní testovací zařízení a provedena analýza příčného řezu vrstev zalitých do pryskyřice. Za účelem zkoumání vlivu vzduchu mezi několika vrstvami byly Rct hodnoty pěti vrstev se stejnou strukturou odhadnuty pomocí zařízení PERMETEST společnosti Sensora. Byly zjištěny a statisticky prokázány jisté korelace mezi hodnotami Rct, počtem vrstev a objemem vzduchové vrstvy mezi jednotlivými vrstvami. Různé kombinace vrstev materiálů používaných na běžné ošacení, od spodního prádla po vrchní vrstvy oděvů, byly experimentálně analyzovány a porovnány s teoreticky vypočtenými hodnotami.
Pomiar przewodności cieplnej struktur tekstylnych stosowanych do ubrań pozostaje wciąż dużym wyzwaniem. Wynika to z tego, że wartości te są na granicy dolnego zakresu istniejącego wyposażenia obecnych urządzeń testujących, a nawet niższe. Z drugiej strony wymagana jest jednak optymalizacja komfortu cieplnego ubrań. Ubrania męskie i damskie są produkowane z kilku warstw a bardziej zaawansowane obliczenia i kalkulacje są możliwe tylko wówczas, gdy posiadamy kompleksowe informacje na temat każdej warstwy. Niniejsze opracowanie przedstawia część bardziej obszernych badań eksperymentalnych, dotyczących wartości Rct- struktur tkanych i plecionych składających się z kilku warstw. Dokonano pomiaru ściśliwości i grubości poszczególnych warstw i struktur kilkuwarstwowych. W obu przypadkach wykorzystano standardowe urządzenia testujące i wykonano analizę przekroju poprzecznego warstw zalanych żywicą. W celu zbadania wpływu powietrza pomiędzy kilkoma warstwami, wartości Rct pięciu warstw o takiej samej strukturze oszacowano przy pomocy urządzenia PERMETEST firmy Sensora. Stwierdzono i statystycznie udowodniono pewne korelacje między wartościami Rct, liczbą warstw a pojemnością warstwy powietrza pomiędzy poszczególnymi warstwami. W sposób eksperymentalny przeanalizowano różne połączenia warstw materiałów stosowanych do zwykłych ubrań, od bielizny po wierzchnie okrycia, i porównano je z teoretycznie obliczonymi wartościami.
Measurement of thermal conductivity of textile structures for clothing is still a big challenge. This is because the values are below or at the limits of the bottom range of existing equipment of current testing devices. On the other hand, the optimisation of the thermal comfort of clothing values is required, because there are several single layers in men´s suits or women´s costumes and only with complete information about each layer more complex computations and calculations are possible. This work presents a part of larger experimental investigations, related to the Rct values of woven and knitted structures combined into several layers. Compressibility and thickness of single and multiple layers were measured; both using standard testing equipment and analysing cross sections of the layers embedded into resin. In order to investigate the influence of the air between multiple layers, the Rct values of five layers of the same structure were estimated using the PERMETEST device of the company Sensora. Some correlations were found and statistically proven between the Rct, the number of layers and the volume of the air layer between the layers. Finally, different configurations with the same layers in everyday clothing from underwear to suit were experimentally analysed and compared with the theoretically calculated values, based on a layered model of heat transfer through this clothing.
Die Messung der Wärmeleitfähigkeit textiler Strukturen für Kleidung stellt unverändert eine große Herausforderung dar. Der Grund dafür besteht darin, dass diese Werte sich an der unteren Grenze der bestehenden Ausstattung der gegenwärtigen Versuchseinrichtungen oder sogar noch darunter bewegen. Auf der anderen Seite wird eine Optimierung des Wärmekomforts der Bekleidung angestrebt. Damen- und Herrenkleidung besteht aus mehreren Schichten, und nur mit vollständigen Informationen über jede Schicht sind kompliziertere Berechnungen und Kalkulationen möglich. Diese Arbeit präsentiert einen Teil umfangreicher experimenteller Studien, welche die Rct-Werte gewobener und gestrickter Strukturen betreffen, die sich aus mehreren Schichten zusammensetzen. Es wurden die Kompressibilität und die Dicke der einzelnen Schichten und auch der mehrschichtigen Strukturen gemessen. In beiden Fällen wurde von einer Standardtesteinrichtung Gebrauch gemacht und eine Analyse des Querschnitts von in Harz eingegossenen Schichten durchgeführt. Zur Untersuchung der Wirkung der Luft zwischen mehreren Schichten wurden die Rct-Werte von fünf Schichten mit der gleichen Struktur mit Hilfe der Eirichtung PERMETEST der Gesellschaft Sensora geschätzt. Es wurden dabei bestimmte Korrelationen zwischen den Rct-Werten, der Anzahl der Schichten und dem Umfang der Luftschichten zwischen den einzelnen Schichten festgestellt und auch statistisch bewiesen. Verschiedene Kombinationen von Schichten aus Materialien, die für gewöhnliche Kleidung – von Unterwäsche bis zu Oberbekleidung – verwendet werden, wurden experimentell analysiert und mit den theoretisch berechneten Werten verglichen.
Pomiar przewodności cieplnej struktur tekstylnych stosowanych do ubrań pozostaje wciąż dużym wyzwaniem. Wynika to z tego, że wartości te są na granicy dolnego zakresu istniejącego wyposażenia obecnych urządzeń testujących, a nawet niższe. Z drugiej strony wymagana jest jednak optymalizacja komfortu cieplnego ubrań. Ubrania męskie i damskie są produkowane z kilku warstw a bardziej zaawansowane obliczenia i kalkulacje są możliwe tylko wówczas, gdy posiadamy kompleksowe informacje na temat każdej warstwy. Niniejsze opracowanie przedstawia część bardziej obszernych badań eksperymentalnych, dotyczących wartości Rct- struktur tkanych i plecionych składających się z kilku warstw. Dokonano pomiaru ściśliwości i grubości poszczególnych warstw i struktur kilkuwarstwowych. W obu przypadkach wykorzystano standardowe urządzenia testujące i wykonano analizę przekroju poprzecznego warstw zalanych żywicą. W celu zbadania wpływu powietrza pomiędzy kilkoma warstwami, wartości Rct pięciu warstw o takiej samej strukturze oszacowano przy pomocy urządzenia PERMETEST firmy Sensora. Stwierdzono i statystycznie udowodniono pewne korelacje między wartościami Rct, liczbą warstw a pojemnością warstwy powietrza pomiędzy poszczególnymi warstwami. W sposób eksperymentalny przeanalizowano różne połączenia warstw materiałów stosowanych do zwykłych ubrań, od bielizny po wierzchnie okrycia, i porównano je z teoretycznie obliczonymi wartościami.
Measurement of thermal conductivity of textile structures for clothing is still a big challenge. This is because the values are below or at the limits of the bottom range of existing equipment of current testing devices. On the other hand, the optimisation of the thermal comfort of clothing values is required, because there are several single layers in men´s suits or women´s costumes and only with complete information about each layer more complex computations and calculations are possible. This work presents a part of larger experimental investigations, related to the Rct values of woven and knitted structures combined into several layers. Compressibility and thickness of single and multiple layers were measured; both using standard testing equipment and analysing cross sections of the layers embedded into resin. In order to investigate the influence of the air between multiple layers, the Rct values of five layers of the same structure were estimated using the PERMETEST device of the company Sensora. Some correlations were found and statistically proven between the Rct, the number of layers and the volume of the air layer between the layers. Finally, different configurations with the same layers in everyday clothing from underwear to suit were experimentally analysed and compared with the theoretically calculated values, based on a layered model of heat transfer through this clothing.
Die Messung der Wärmeleitfähigkeit textiler Strukturen für Kleidung stellt unverändert eine große Herausforderung dar. Der Grund dafür besteht darin, dass diese Werte sich an der unteren Grenze der bestehenden Ausstattung der gegenwärtigen Versuchseinrichtungen oder sogar noch darunter bewegen. Auf der anderen Seite wird eine Optimierung des Wärmekomforts der Bekleidung angestrebt. Damen- und Herrenkleidung besteht aus mehreren Schichten, und nur mit vollständigen Informationen über jede Schicht sind kompliziertere Berechnungen und Kalkulationen möglich. Diese Arbeit präsentiert einen Teil umfangreicher experimenteller Studien, welche die Rct-Werte gewobener und gestrickter Strukturen betreffen, die sich aus mehreren Schichten zusammensetzen. Es wurden die Kompressibilität und die Dicke der einzelnen Schichten und auch der mehrschichtigen Strukturen gemessen. In beiden Fällen wurde von einer Standardtesteinrichtung Gebrauch gemacht und eine Analyse des Querschnitts von in Harz eingegossenen Schichten durchgeführt. Zur Untersuchung der Wirkung der Luft zwischen mehreren Schichten wurden die Rct-Werte von fünf Schichten mit der gleichen Struktur mit Hilfe der Eirichtung PERMETEST der Gesellschaft Sensora geschätzt. Es wurden dabei bestimmte Korrelationen zwischen den Rct-Werten, der Anzahl der Schichten und dem Umfang der Luftschichten zwischen den einzelnen Schichten festgestellt und auch statistisch bewiesen. Verschiedene Kombinationen von Schichten aus Materialien, die für gewöhnliche Kleidung – von Unterwäsche bis zu Oberbekleidung – verwendet werden, wurden experimentell analysiert und mit den theoretisch berechneten Werten verglichen.
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ISSN
1803-9782