衣服の断熱
衣服断熱とは、衣服によって提供される断熱性のことである。[1] [2]
衣服の主な役割は寒さから身を守ることですが、冶金作業員や消防士など、暑さから身を守るための防護服も存在します。温熱快適性に関しては、前者の場合のみ考慮されます。
温熱生理学的快適性
温熱生理学的快適性とは、衣服素材が身体と環境の間の水分と熱のバランスをとる能力のことです。これは、人間の安静時および活動時の水分と温度レベルを維持することで快適さを生み出す繊維素材の特性です。繊維素材の選択は、着用者の快適性に大きく影響します。異なる繊維は、異なる環境に適した個別の特性を持っています。天然繊維は通気性があり水分を吸収しますが、合成繊維は疎水性で水分をはじき、空気を通しません。異なる環境には多様な衣服素材の選択が必要です。したがって、適切な選択が重要です。[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]温熱生理学的快適性に影響を与える主な決定要因は、透過性構造、熱および水分移動率です。[10]
断熱のメカニズム
熱伝達には伝導（接触による熱の交換）、対流（流体の移動）、放射の3種類があります。[11]
空気は熱伝導率が低いですが、非常に流動的です。そのため、寒さから身を守る上で重要な要素が2つあります。
もう一つの重要な要素は湿度です。水は空気よりも熱伝導率が高いため、汗、雨、あるいは水浸しなどによって衣服が湿っていると、衣服の繊維間の空気の一部または全部が水に置き換わり、伝導や蒸発によって熱が失われます。
したがって、3 層の衣服を着用すると、断熱性が最適になります。
- 衛生のために体に近い層（他の衣類よりも頻繁に交換されます）。汗が皮膚に触れないように汗を逃がす役割があります。
- 防風用の外側の密に編まれた層、または密に織られた層。通常は薄手。降雨の恐れがある場合は不浸透性であるべきで、理想的なのは水滴を防ぎながら水蒸気は通過させて蒸発した汗を除去する繊維である（この種の繊維は「呼吸する」と言われる）。
- そして、その2つの層の間には、空気を閉じ込めて肌と防風層（薄いため周囲の温度に近くなる）の接触を防ぐ「厚い」層があります。
肌と外面の間に閉じ込められた空気層は、断熱材として重要な役割を果たします。衣服が（バックパックのストラップなどで）きつく締め付けられると、その部分の断熱性が低下します。空気層内の対流を最小限に抑えることで、断熱性が向上します。
単位と測定
衣服の断熱性はclo単位で表すことができます。[12] cloは住宅や商業ビルの断熱材を表すR値（平方メートルケルビン/ワットまたはm 2 ⋅K/W）と同じ寸法です。したがって、値が高いほど断熱性能が優れています。
- 1 clo = 0.155 K · m 2 · W −1 ≈ 0.88 K·m 2 · BTU ·W −1 · ft −2 · °F −1 · hr −1 R。1 clo は、通常の換気（空気の動き 0.1 m/s）の部屋で 21 °C（70 °F ）の環境で、安静時の人が熱平衡を維持できるようにする断熱量です。
衣服による断熱性を測定する方法はいくつかありますが、ASHRAE Fundamentalsによると、最も正確なのは加熱されたマネキンと活動的な被験者を用いた測定です。その後、計算式を用いて断熱性を計算します。ほとんどの日常的な工学用途では衣服の断熱性を測定することができないため、様々な衣服の組み合わせの測定値表を使用することができます。[12] ASHRAE-55 2010規格によると、提供されている表を用いて衣服の断熱性を推定する方法は3つあります。
- 問題の組み合わせが表 1 のものと十分に一致する場合は、示されている固有の衣服断熱値を使用できます。
- 衣服の構成が異なるアンサンブルの断熱性を推定するために、表 1 のアンサンブルに表 2 の衣服を追加または削除することは許容されます。
- 表2を使用して、完全な衣服アンサンブルを個々の衣服の組み合わせとして定義することができます。[1]
使用される別の単位は「tog」です。
この名前は、イギリスの俗語で衣服を意味する「togs」という言葉に由来する。[13]
衣服のアンサンブルと衣服
| アンサンブルの説明 | 私はcl（clo） |
|---|---|
| ウォーキングショーツ、半袖シャツ | 0.36 |
| ズボン、半袖シャツ | 0.57 |
| ズボン、長袖シャツ | 0.61 |
| 上記と同じ、スーツジャケット | 0.96 |
| 上記と同じ、ベストとTシャツ | 0.96 |
| ズボン、長袖シャツ、長袖セーター、Tシャツ | 1.01 |
| 上記と同じものに加え、スーツジャケットと長ズボンの下着 | 1.30 |
| スウェットパンツ、スウェットシャツ | 0.74 |
| 長袖パジャマトップ、長ズボン、半袖ローブ、スリッパ（靴下は不要） | 0.96 |
| 膝丈スカート、半袖シャツ、パンスト、サンダル | 0.54 |
| 膝丈スカート、長袖シャツ、フルスリップ、パンティストッキング | 0.67 |
| 膝丈スカート、長袖シャツ、ハーフスリップ、パンスト、長袖セーター | 1.10 |
| 膝丈スカート、長袖シャツ、ハーフスリップ、パンスト、スーツジャケット | 1.04 |
| 足首丈のスカート、長袖シャツ、スーツジャケット、パンスト | 1.10 |
| 長袖カバーオール、Tシャツ | 0.72 |
| オーバーオール、長袖シャツ、Tシャツ | 0.89 |
| 保温カバーオール、長袖保温下着、長ズボン | 1.37 |
| 衣服の説明 | 私はcl（clo） | 衣服の説明 | 私はcl（clo） |
|---|---|---|---|
| 下着 | ドレスとスカート | ||
| ブラジャー | 0.01 | スカート（薄手） | 0.14 |
| パンティー | 0.03 | スカート（厚手） | 0.23 |
| メンズブリーフ | 0.04 | ノースリーブ、スクープネック（薄手） | 0.23 |
| Tシャツ | 0.08 | ノースリーブ、スクープネック（厚手）、つまりジャンパー | 0.27 |
| ハーフスリップ | 0.14 | 半袖シャツワンピース（薄手） | 0.29 |
| ロングパンツ | 0.15 | 長袖シャツワンピース（薄手） | 0.33 |
| フルスリップ | 0.16 | 長袖シャツワンピース（厚手） | 0.47 |
| ロング丈下着トップ | 0.20 | ||
| 履物 | セーター | ||
| 足首丈のスポーツソックス | 0.02 | ノースリーブベスト（薄手） | 0.13 |
| パンスト/ストッキング | 0.02 | ノースリーブベスト（厚手） | 0.22 |
| サンダル/トング | 0.02 | 長袖（薄手） | 0.25 |
| 靴 | 0.02 | 長袖（厚手） | 0.36 |
| スリッパ（キルティング、パイル裏地） | 0.03 | ||
| ふくらはぎ丈の靴下 | 0.03 | スーツジャケットとウエストコースト（裏地付き） | |
| ニーソックス（厚手） | 0.06 | ノースリーブベスト（薄手） | 0.10 |
| ブーツ | 0.10 | ノースリーブベスト（厚手） | 0.17 |
| シャツとブラウス | シングルブレスト（薄手） | 0.36 | |
| ノースリーブ/スクープネックブラウス | 0.12 | シングルブレスト（厚手） | 0.44 |
| 半袖ニットスポーツシャツ | 0.17 | ダブルブレスト（薄手） | 0.42 |
| 半袖ドレスシャツ | 0.19 | ダブルブレスト（厚手） | 0.48 |
| 長袖ドレスシャツ | 0.25 | ||
| 長袖フランネルシャツ | 0.34 | 寝間着とローブ | |
| 長袖スウェットシャツ | 0.34 | ノースリーブショートガウン（薄手） | 0.18 |
| ズボンとカバーオール | ノースリーブロングガウン（薄手） | 0.20 | |
| ショートパンツ | 0.06 | 半袖病院用ガウン | 0.31 |
| ウォーキングショーツ | 0.08 | 半袖ショートローブ（薄手） | 0.34 |
| ストレートパンツ（薄手） | 0.15 | 半袖パジャマ（薄手） | 0.42 |
| ストレートパンツ（厚手） | 0.24 | 長袖ロングガウン（厚手） | 0.46 |
| スウェットパンツ | 0.28 | 長袖ショートラップローブ（厚手） | 0.48 |
| オーバーオール | 0.30 | 長袖パジャマ（厚手） | 0.57 |
| カバーオール | 0.49 | 長袖ロングラップローブ（厚手） | 0.69 |
さらなる考察と例
衣服の断熱性に影響を与える他の要因としては、姿勢と活動があります。座ったり横になったりすると、衣服内の空気層が圧縮されるため断熱性が変化しますが、同時に、椅子や寝具は、素材によってはかなりの断熱性を発揮します。椅子による断熱性の向上は判断できますが、睡眠中や休息中の状況は、個人が完全に静止していない限り、評価が困難です。[1]体の動きは、衣服の開口部から空気を送り込んだり、衣服内で空気の動きを引き起こしたりすることで、衣服全体の断熱性を低下させます。この影響は、動きの性質と衣服によって大きく異なります。したがって、特定の条件（歩行マネキンなど）で測定を行わない限り、活動的な人の衣服断熱性の正確な推定値を得ることはできません。活動的な人の衣服断熱性の大まかな推定値は次のとおりです。
I cl、アクティブ= I cl ×(0.6+0.4/M) 1.2 met < M < 2.0 met
ここで、Mはmet単位で表した代謝率、Iclは活動していないときの断熱係数である。代謝率が1.2met以下の場合、調整は推奨されない。[1]
衣服の断熱性は、外気温、室内の作動温度、相対湿度、そして対象となる環境における服装規定の有無と相関関係にあります。近年の研究では、従来の方法よりも正確な温熱快適性の計算、エネルギーシミュレーション、HVACシステムの規模設定、そして建物の運用を可能にする動的予測衣服断熱モデルが開発されました。しかし実際には、多くの場合、簡略化（夏は0.5 clo、冬は1.0 clo）が用いられています。このため、システムのサイズ設定や運用が不適切になる可能性があります。建物居住者の衣服の着替えを予測できるモデルがあれば、HVACシステムの運用は大幅に改善されるでしょう。[2]
前述のように、衣服の適応は温熱的快適性を達成する上で重要な役割を果たし、居住者が温熱環境に適応するために行える最も効果的な調整と言えるでしょう。さらに、衣服のばらつきは、服装規定や社会的影響、性別や職位によって異なるスタイルの好みなど、温熱環境とは無関係の要因によっても左右される可能性があります。ASHRAE-55規格によれば、個人が温熱的嗜好に合わせて衣服を自由に調整できる場合にのみ、全員に共通の代表平均値を使用することが認められています。[1]
いくつかの基本的な断熱値は、典型的な条件の例として考えることができる[14]
熱平衡温度
体温が熱平衡状態にある周囲温度は、単位面積あたりの熱発生率Pと衣服の断熱性Rによって決まります。実験式は以下のとおりです。[要出典]
- 温度= 31°C − P · R
あるいは、Rを閉の数、Pを1平方メートルあたりのワット数とすると、
- T = (31 − 0.155· P · R )°C
- 熱平衡温度
- 夏服（ショートパンツと上半身裸）を着た人が安静時（P = 60 W/m 2、R = 0.4 clo）：T = +27 °C
- 重極機器、静止時（P = 60 W/m 2、R = 4 clo）：T = −6 °C；
- 軽極性装置での低速歩行（P = 120 W/m 2、R = 3 clo）：T = −25 °C；
- 極地用羽毛布団で眠る（P = 48 W/m 2、R = 8 clo）：T = −28 °C；
- 重い極地装備を身に着けての速歩（P = 180 W/m 2、R = 4 clo）：T = −80 °C。
参照
- 快適さ – 身体的または心理的な安らぎの感覚
- 衣服 – 身体を覆うために着用される物
- エクスポージャースーツ – 極限環境から身を守るための衣服
- 風冷え – 低温の空気の通過によって体温が下がること
参考文献
- ^ abcde ANSI/ASHRAE規格55-2010、人間の居住環境における温熱環境条件
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- ^ テキスタイルトレンド. イーストランド出版. 2001年. 16ページ.
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{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Ruckman, JE; Murray, R.; Choi, HS (1999-01-01). 「熱生理学的快適性を向上させる衣料システムのエンジニアリング：開口部の効果」 . International Journal of Clothing Science and Technology . 11 (1): 37– 52. doi :10.1108/09556229910258098. ISSN 0955-6222.
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