Как одежда держит тепло
Почему в одной куртке на остановке быстро становится зябко, а в другой можно стоять долго
Прототип статьи. Расчётные допущения подписаны рядом с моделями; источники — в конце статьи. Проверено 8 октября 2026 года.
Хватит ли утепления на остановке
Ждёте автобус при −10 °C на ветру, в обычной зимней куртке из непродуваемой ткани.
10 мин в модели · на остановке
Тепло уходит
При этих условиях тело теряет больше тепла, чем вырабатывает. Индивидуальные ощущения расчёт не определяет.
До лимита потери тепла: ≈ 10 мин.
- 0 минначало расчёта
- ≈ 20 минлимит расчёта
Лента показывает расчётную потерю тепла до лимита ISO 11079. Момент дрожи, онемения и индивидуально безопасное время она не определяет. Лицо, руки и ноги могут охлаждаться отдельно.
Показать цифры
Тепловой баланс по ISO 11079. Лимиты описывают заданный комплект и условия; начало симптомов они не предсказывают.
- Тело вырабатывает
- 70 Вт/м² (стоя расслабленно, 1,2 met)
- Ветер у тела
- 5,0 м/с; на высоте 10 м около 7,5 м/с
- Утепление всего комплекта
- 2,0 clo базовое; 1,4 clo с поправкой на ветер, движения и заданное намокание
- Требуемое утепление IREQ
- 4,7 clo: нейтральный критерий; 4,3 clo: минимальный
- Баланс тепла S
- −124 Вт/м²: нейтральный критерий; −110 Вт/м²: минимальный
- Предел DLE_neutral
- 19,4 мин
- Предел DLE_min
- 21,9 мин
- Начальные условия
- Это два отдельных расчёта. Первый начинается с нейтрального состояния; второй — с уже охлаждённой кожи. Времена не складываются.
- Допущения
- Радиационная температура равна температуре воздуха; влажность 80 %; индекс паропроницаемости 0,38; внешняя работа 0. Солнце, контакт с холодной опорой и отдельное охлаждение конечностей не учтены.
- Ветро-холод для лица
- −19 °C
На остановке: утепления недостаточно по обоим критериям ISO 11079. До расчётного лимита потери тепла — ≈ 20 мин. Добавьте слой или укройтесь от ветра.
Расчёт использует ISO 11079: он оценивает тепловой баланс и предел потери тепла для выбранного комплекта.12 Индивидуально безопасное время, начало дрожи и ощущения он не определяет. В исследованиях результаты модели расходились с измерениями; на высокой нагрузке надёжность снижалась.1415
Все сцены в одной таблице
| −10 °C, ветрено | DLE_neutral | DLE_min |
|---|---|---|
| Ждёте автобус | ≈ 20 мин | ≈ 20 мин |
| Идёте до метро | ≈ 35 мин | ≈ 60 мин |
| Гуляете с собакой | ≈ 25 мин | ≈ 30 мин |
| Сидите на скамейке | ≈ 20 мин | ≈ 20 мин |
| Спешите на электричку | больше 3 ч | конечного предела нет |
Греет неподвижный воздух
Тело нагревает воздух рядом с собой. Пока этот воздух стоит на месте, тепло уходит наружу медленно: неподвижный воздух проводит его хуже любого волокна. Волокна утеплителя нужны, чтобы воздух не двигался, а сам утеплитель почти целиком из воздуха: на волокна приходится 2–5 % объёма.48
- Мороз и ветерСюда уходит тепло. Чем сильнее ветер, тем быстрее.
- Ткань курткиНе пускает ветер внутрь, к тёплому воздуху.
- Воздух между волокнамиОн и греет. Волокна держат его на месте.
- ТелоВсё время вырабатывает тепло и греет воздух рядом.
Ветер, вода и сжатие отнимают этот воздух
Ветер продувает ткань и уносит тёплый воздух. Вода вытесняет воздух, а высыхая, забирает тепло у тела. Лямки рюкзака и спинка скамейки сжимают утеплитель: воздуха в нём становится меньше.
Попробуйте переключить «тихо» на «ветрено»: расчёт покажет, как меняются потери тепла при той же одежде. Продуваемость и намокание влияют на результат, а степень сжатия утеплителя здесь не рассчитана.29
Ветер продувает ткань и уносит тёплый воздух
Вода вытесняет воздух, а высыхая, забирает тепло
Сжатие выдавливает воздух: слой тоньше, тепла меньше
Больше утепления — меньше потери тепла
С ростом утепления потери тепла уменьшаются, а расчётный предел времени растёт. В интерактиве меняется утепление всего комплекта: одежда под курткой, брюки, шапка и сама куртка. Ширина утеплителя на рисунке условная; сантиметры конкретной вещи здесь не измерены.14
Добавьте толщины
Тяните край утеплителя пальцем или мышью: влево толще, вправо тоньше
До расчётного предела потери тепла: ≈ 35 мин. Меняется утепление всего комплекта; одежда сухая, температура −10 °C, вы стоите. Ширина слоя на рисунке условная.
Расчёт тот же, что в сцене с остановкой: стоите при −10 °C, ткань куртки не продувается, одежда сухая. Лёгкий, зимний и тёплый — три примера целых комплектов, от белья до шапки.4 Минуты округлены до пяти.
Показать цифры
Как проверить самому
- Сожмите и отпустите. Хороший утеплитель быстро возвращает толщину. Если он остаётся примятым, тёплого воздуха в нём будет меньше.
- Подуйте через ткань. Если воздух проходит легко, на ветру вы замёрзнете быстрее.2 Подробнее — в статье «Ветрозащита».
- Застегнитесь до подбородка. Расстёгнутый пуховик на манекене терял до четверти тепла.11 Проверьте, закрывает ли планка молнию.
- Примерьте поверх свитера. Тесная куртка придавит утеплитель, и он станет тоньше.
Мифы
Как это устроено
Тепловой баланс
Расчёт сравнивает, сколько тепла тело вырабатывает и сколько теряет. Теряет оно четырьмя путями: конвекцией (воздух уносит тепло с поверхности одежды), излучением, испарением с кожи и дыханием. На морозе в одежде больше всего уносит конвекция, и ветер её усиливает.2 Если потери больше выработки, тело копит дефицит тепла.
Формулы взяты из стандарта ISO 11079 (в России — ГОСТ Р ИСО 11079-2015).1 Мы перенесли в браузер код его расчёта из статьи d’Ambrosio Alfano и соавторов2 и проверили отдельным итерационным расчётом по опубликованному алгоритму. При равных температурах воздуха и излучения уравнения решаются алгебраически; допущения и проверка описаны в документации расчётов.
Clo и IREQ
Clo — единица утепления одежды: 1 clo = 0,155 м²·К/Вт. Зимний комплект с утеплённой курткой, штанами, шапкой и перчатками — около 2 clo.4 На ветру и на ходу утепление падает: поправка стандарта учитывает скорость ветра, шаг и то, насколько продувается ткань.2 IREQ — сколько утепления нужно, чтобы тело не остывало. Стоя при −10 °C на ветру нужно больше 4 clo, поэтому на остановке мёрзнут даже в тёплой куртке.
Расчётный предел времени
ISO 11079 сравнивает результирующее утепление комплекта с двумя значениями IREQ: нейтральным и минимальным. Выше нейтрального — утепления с запасом; между критериями — зона терморегуляции; ниже минимального — утепления недостаточно.1
На ленте отмечена потеря 144 кДж/м² от нейтрального начального состояния. Предел минимального критерия начинается с уже охлаждённой кожи; он рассчитан отдельно. Начало дрожи, онемения и индивидуально безопасное время эти значения не определяют. Подписи округлены до пяти минут; состояние и отметки используют точное время.12
Почему греет воздух
- Неподвижный воздух0,026
- Полиэфир0,127–0,157
- Шерсть0,165
- Хлопок0,243
- Вода0,598
Утепление одежды растёт с толщиной, в среднем на 1,57 clo на сантиметр; вид волокна при той же толщине почти не важен.4 Если набить волокно плотнее, утепление может даже упасть.
Что модель не знает
Руки и ноги мёрзнут раньше тела, а модель считает тело целиком.1 Женщины и мужчины, худые и полные мёрзнут по-разному. Испарение из мокрой одежды на морозе никто толком не мерил, поэтому для промокшей куртки время, скорее всего, короче расчётного. Для лица отдельно считаем ветро-холод: если открытая кожа может обморозиться, панель об этом скажет.12
Источники
16
- ГОСТ Р ИСО 11079-2015 (ISO 11079:2007). Эргономика термальной среды. Определение холодового стресса… на основе показателей требуемой термоизоляции одежды. PDF. Стандарт.
- d’Ambrosio Alfano F. R., Kuklane K., Palella B. I., Riccio G. et al. On the effects of clothing area factor and vapour resistance on the evaluation of cold environments via IREQ model. IJERPH, 2025. PMC12385740. Научная статья: уравнения и код ISO 11079; расчёт по ним наш.
- Lund University, Aerosol and Climate Laboratory. Calculations for IREQ and WCT. Калькулятор. Университетский инструмент.
- Jacklitsch B. et al. NIOSH Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Heat and Hot Environments, 2016, гл. 3. PDF. Справочный документ госагентства; таблица комплектов по ISO 9920.
- Huber M. L. Thermal conductivity of gases and refrigerants (таблицы CRC Handbook), NIST. PDF. Справочник.
- Kawabata S. Measurement of anisotropic thermal conductivity of single fiber. Journal of the Textile Machinery Society of Japan, 1986. J-STAGE. Научная статья, первичные измерения.
- NIST Chemistry WebBook, теплофизические свойства воды при 0,1 МПа. Таблица. Справочник.
- Yang T., Xiong X., Petrů M. et al. Theoretical and experimental studies on thermal properties of polyester nonwoven fibrous material. Materials, 2020. PMC7345890. Научная статья.
- Holmér I. Heat exchange and thermal insulation compared in woolen and nylon garments during wear trials. Textile Research Journal, 1985. DOI. Научная статья, прочитан реферат.
- Bröde P., Havenith G., Wang X. et al. Non-evaporative effects of a wet mid layer on heat transfer through protective clothing. European Journal of Applied Physiology, 2008. DOI. Научная статья, прочитан реферат.
- Tian M., Zhang J., Wang Q. Effects of wind speed and clothing wearing method on total thermal insulation of down jackets. AATCC Journal of Research, 2025. DOI. Научная статья, прочитан реферат.
- Government of Canada. Wind chill and the Wind Chill Index. canada.ca. Госагентство, метеослужба.
- ГОСТ Р ИСО 7730-2009. Эргономика термальной среды. Аналитическое определение и интерпретация комфортности теплового режима. PDF. Стандарт.
- Rissanen S., Rintamäki H., Holmér I. Prediction of duration limited exposure for participants wearing chemical protective clothing in the cold. Int J Occup Saf Ergon, 2000. DOI. Научная статья, прочитан реферат.
- Gao C., Lin L.-Y., Halder A., Kuklane K., Holmér I. Validation of standard ASTM F2732 and comparison with ISO 11079 with respect to comfort temperature ratings for cold protective clothing. Applied Ergonomics, 2015. DOI. Научная статья, прочитан реферат.
- Joshi A., Psikuta A., Annaheim S., Rossi R. M. Modelling of heat and mass transfer in clothing considering evaporation, condensation, and wet conduction. Building and Environment, 2023. PDF. Научная статья, модель.