Тепловые манекены стали одними из наиболее ценных научных инструментов для оценки комфорта одежды, теплопотерь, сопротивления испарению, характеристик средств индивидуальной защиты (СИЗ) и теплового стресса окружающей среды.
Будь то исследования и разработки одежды для активного отдыха, сертификация защитной экипировки пожарных или изучение микроклимата салона автомобиля, тепловые манекены позволяют инженерам измерять взаимодействие одежды и окружающей среды с человеческим телом воспроизводимым, контролируемым и научно обоснованным способом.
Однако, поскольку тепловой комфорт зависит от множества факторов, включая теплопередачу, потоотделение, движение воздуха, многослойность тканей и влажность, международные стандарты имеют решающее значение для обеспечения точности испытаний, сопоставимости результатов и соответствия нормативным требованиям.
В данном материале рассматриваются основные международные стандарты, связанные с тепловыми манекенами, их назначение, измеряемые параметры и корректное применение.
ISO 15831 является наиболее широко применяемым в мире стандартом для измерения тепловой изоляции (Rct) комплектов одежды с использованием теплового манекена.
Стандарт определяет требования к конструкции манекена и зонам нагрева, параметры температуры, влажности и скорости воздушного потока в климатической камере, методы испытаний в статических и динамических условиях, а также порядок расчёта теплового сопротивления.
Данный стандарт является основным для оценки одежды для активного отдыха, рабочей одежды, униформы, систем защиты от холода и многослойных комплектов одежды. Для большинства испытательных лабораторий ISO 15831 служит базой для всех тепловых испытаний с использованием манекенов.
ASTM F1291 является американским аналогом ISO 15831 и использует схожую методологию, однако имеет некоторые отличия в параметрах испытаний.
Стандарт широко применяется американскими брендами одежды, государственными испытательными лабораториями и разработчиками военной экипировки. Многие компании проводят испытания как по ISO, так и по ASTM для обеспечения возможности глобального вывода продукции на рынок.
В отличие от ISO 15831, который фокусируется на теплопередаче, ASTM F2370 предназначен для оценки сопротивления испарению (Ret) в условиях имитации потоотделения.
Стандарт позволяет оценить перенос водяного пара, поведение ткани в процессе высыхания и общую эффективность охлаждения тела. Он широко применяется для высокоэффективной спортивной одежды, защитной одежды, экипировки пожарных, военной формы, а также водонепроницаемой и паропроницаемой одежды.
Изделия, такие как дождевики, базовые слои и мембранные материалы, используют ASTM F2370 для подтверждения реального поведения пота, которое невозможно корректно оценить с помощью плоских лабораторных образцов тканей.
ISO 11092 использует потоотделяющую нагреваемую пластину, а не манекен, однако часто применяется совместно с манекенными испытаниями для оценки паропроницаемости материалов, теплового сопротивления текстиля и прогнозирования теплового комфорта систем одежды.
Во многих исследовательских и конструкторских подразделениях применяется последовательность испытаний ISO 11092, затем ISO 15831 и ASTM F2370 для получения полного профиля теплового и влагообменного комфорта.
Условия пожара требуют одновременного обеспечения высокой тепловой изоляции и эффективного испарительного охлаждения. Ряд стандартов для средств индивидуальной защиты пожарных активно использует тепловые манекены.
ISO 18640 применяется для оценки теплового стресса и сопротивления испарению защитной одежды пожарных.
EN 469 и NFPA 1971 ориентированы на защитные костюмы для структурного пожаротушения. С помощью тепловых манекенов оцениваются теплопередача, характеристики испарительного охлаждения и общая тепловая нагрузка на организм.
Потоотделяющие манекены являются критически важными для данных испытаний, поскольку пожарным необходимо поддерживать баланс между тепловой защитой и снижением теплового стресса.
ISO 15027 предназначен для измерения теплопотерь при погружении теплового манекена в холодную воду.
Стандарт применяется при испытаниях морских спасательных костюмов, средств индивидуальной защиты для шельфовых объектов, а также оборудования береговой охраны и спасательных служб.
Манекен моделирует теплопотери тела в водной среде, тепловую изоляцию костюма и позволяет прогнозировать время выживания. Этот стандарт является одним из наиболее критически важных для морской индустрии безопасности.
ISO 14505-2 является основным международным стандартом для оценки тепловой среды в салоне автомобиля с использованием манекенов. Он применяется для анализа эффективности систем HVAC, подогрева и охлаждения сидений, распределения воздушных потоков и локального теплового дискомфорта.
ISO 14505-3 используется для измерения тепловой изоляции одежды в условиях салона автомобиля, где параметры воздушного потока и поза человека отличаются от лабораторных условий.
SAE J2234 описывает методы моделирования теплового комфорта в автомобилях с применением тепловых манекенов. Эти стандарты широко используются в автомобильных исследованиях и разработках, проектировании сидений и климатических систем.
ASHRAE 55 определяет допустимые параметры теплового комфорта в помещениях. Тепловые манекены применяются для калибровки систем HVAC и оценки воздушных потоков в офисах, больницах, транспортных узлах и лабораториях.
ISO 7726 устанавливает требования к приборам измерения параметров тепловой среды, включая тепловые манекены.
EN 15251 и ISO 17772 используют данные манекенов для оценки локального теплового дискомфорта, сквозняков и асимметрии лучистого тепла, что имеет ключевое значение для проектирования внутреннего микроклимата зданий.
В Китае действует развитая система национальных стандартов для тепловых манекенов, широко применяемая в производстве и национальных испытательных лабораториях.
GB/T 11048 является прямым китайским эквивалентом ISO 15831 и используется для измерения тепловой изоляции одежды.
GB/T 31127 регламентирует испытания защитной одежды от холода с применением тепловых манекенов. Эти стандарты особенно важны для компаний, ориентированных на китайский рынок СИЗ, текстиля и униформы.
Следующие шесть стандартов охватывают около 90 % всех глобальных испытаний с использованием тепловых манекенов: ISO 15831, ASTM F1291, ASTM F2370, ISO 15027, ISO 14505-2 и GB/T 11048.
Они отражают основные потребности испытаний в области одежды, средств индивидуальной защиты, автомобилестроения и инженерии окружающей среды.
Тепловые манекены являются мощными инструментами, позволяющими связать лабораторные испытания с реальными ощущениями человека. Однако их эффективность напрямую зависит от правильного выбора и применения стандартов.
Понимание стандартов ISO, ASTM, EN, NFPA, SAE, ASHRAE и GB, а также областей их применения, позволяет производителям и испытательным лабораториям получать точные и воспроизводимые результаты, соответствующие международным требованиям сертификации。
