O to właśnie ch(ł)odzi

Jesień/ zima za oknami, a tu o lecie będzie. Oj, dało nam w tym roku popalić. W sumie to nie pamiętam (a trochę lat już mam na karku), aby przez niemalże dwa miesiące lał się żar z nieba. Niejeden z nas szukał sposobu/ metody, byle oszukać wysoką temperaturę panującą dookoła. Szczęśliwcy z klimatyzacją w biurach siedzieli po godzinach, by tylko nie wyjść na powietrze i wrócić do domu rozgrzanego niczym piekarnik przy pieczeniu placka. Iluż to z nas biegało, dzwoniło po sklepach, by wyszarpać ostatnią sztukę mniejszego lub większego wiatraczka. A przecież wiadomo, że te co najwyżej "mielą" i tak gorące powietrze. Hurra optymiści sądzili, że kupią klimatyzator... lub "od ręki" znajdą ekipę, która zamontuje klimę w naszym biurze/ domu. Cóż, troszkę się pomylili.

O ile "biurowi" budowlańcy mogli liczyć na trochę chłodu i nie byli wystawieni na bezpośrednie działanie słońca, to dla pracujących na rusztowaniach, układających chodniki, drogi etc. taki komfort już nie był dostępny. Mimo skwaru roboty posuwały się dalej. Jednak długotrwała, intensywna praca w takich warunkach powoduje nie tylko dodatkowe zmęczenie i stres cieplny, ale prowadzi również do zaburzeń w funkcjonowaniu układu krwionośnego. Spada więc wówczas wydajność pracy oraz rośnie liczba wypadków na stanowiskach pracy. Organizm człowieka jest w stanie przystosować się do szerokiego zakresu temperatury zewnętrznej dzięki mechanizmom termoregulacyjnym. W przypadku gorąca najpierw u człowieka następuje rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry i wzrost skórnego przepływu krwi. Gdy temperatura otoczenia przekroczy 28 - 32°C uruchomiony zostaje drugi mechanizm termoregulacyjny, a mianowicie wydzielanie potu. Z panującym na budowie gorącem można sobie poradzić wspomagając nasz organizm. I choć klimatyzacji nie zamontujemy, możemy siebie/ naszych pracowników wyposażyć w odzież, która sprawi, że choć trochę będzie nam/ im chłodniej. Badania wpływu chłodzonych części ciała na efektywność odbierania ciepła z organizmu wykazały, że najbardziej efektywne jest chłodzenie głowy i szyi, rąk oraz stóp. Wśród dostępnych na rynku ubiorów chłodzących możemy wybrać kamizelki wkładane przez głowę (lub zapinane na klamry/ zamek błyskawiczny/ rzepy), koszulki, osłony karku, wkładki pod kask, osłony czoła pod kask, opaski na szyję, czapki, czepki, czapki z daszkiem, kapelusze. Niektóre z nich mogą być dodatkowo ognioodporne lub/ i wyposażone w elementy odblaskowe.

Do ich produkcji wykorzystano różne technologie chłodzenia.

A mianowicie:

Chłodzenie ewaporacyjne to proces chłodzenia poprzez odparowanie wody. Przy produkcji odzieży wykorzystującej ww. zjawisko stosowane są specjalne tkaniny, które wchłaniają wodę, a następnie powoli ją odparowują, dzięki czemu chronią użytkownika przed skutkami stresu termicznego. Użycie tego typu okryć ochronnych jest bardzo proste i sprowadza się do namoczenia materiału w wodzie przez okres 1 do 2 minut, a następnie delikatnego wyciśnięcia nadmiaru wody (nie wyżymania!). Struktura tkaniny sprawia, że nie powoduje zmoczenia sąsiadujących warstw i nie cieknie. Dzięki temu możemy cieszyć się efektem chłodzenia, które w zależności od warunków zewnętrznych utrzymuje się przez 5 do 10 godzin. Produkty chłodzące zapewniają 5 do 15 stopni Celsjusza niższą temperaturę niż temperatura otoczenia, w zależności od przepływu powietrza. Zdolność tkaniny do odparowania wody spada wraz ze wzrostem wilgotności, stąd najlepszy efekt chłodzenia uzyskuje się przy wilgotności nie większej niż 60%.
 

W chłodzeniu PCM wykorzystywane są materiały przemiany fazowej (PCM - ang. phase change materials), które są zdolne do zmiany stanu skupienia w określonym przedziale temperatur (nazywanym temperaturą przemiany fazowej). PCM to materiał, który podczas zmiany stanu skupienia (np. ze stałego w ciekły i odwrotnie) absorbuje, magazynuje i uwalnia duże ilości energii w postaci ciepła utajonego. Energia niezbędna do spowodowania przemiany fazowej, np. do złamania wiązań chemicznych decydujących o strukturze ciała stałego, jest absorbowana z otoczenia zewnętrznego podczas procesu ogrzewania. Znanych jest około 500 rodzajów materiałów przemiany fazowej, które różnią się między sobą zakresem temperatur, w jakich zachodzi przemiana fazowa oraz pojemnością cieplną. W celu akumulowania ciepła najczęściej stosowane są materiały przemiany fazowej ciało stałe - ciecz. Do materiałów tych należą: węglowodory nasycone, kwasy tłuszczowe i estry, glikole polietylenowe, uwodnione sole nieorganiczne. Technologia włączenia PCM do materiałów włókienniczych została zastosowana pierwszy raz w NASA, w kombinezonach dla astronautów, celem lepszej ochrony przed wahaniami temperatur. Włókna PCM wykorzystywane są również w kołdrach/ poduszkach, poprawiając komfort cieplny podczas spania. Z kolei w interesujących nas ubraniach materiał PCM umieszczany jest najczęściej w komorach poliestrowo-poliamidowych, które albo są na stałe wszyte w odzież albo istnieje możliwość szybkiej ich wymiany. Stosowane w kamizelkach elementy PCM posiadają punkt aktywacyjny na poziomie 28°C. Gdy temperatura wzrasta powyżej tego punktu, PCM uaktywnia się i absorbuje nadmiar ciepła. W fazie aktywnej elementy PCM utrzymują stałą temperaturę określoną punktem aktywacyjnym. W temperaturze poniżej punktu aktywacyjnego elementy PCM pozostają ciałami stałymi. Podczas absorpcji energii następuje transformacja do fazy ciekłej, po osiągnięciu której następuje zakończenie chłodzącego efektu. Na tempo zamiany wpływ mają: aktywność fizyczna i warunki środowiskowe. Może ono wynieść od 1 godziny do 3 godzin. Z przeprowadzonych badań wynika, że przykładowo – u osób noszących kamizelki wzrost temperatury ciała wyniósł 2°C, zaś temperatura ciała osób bez kamizelek wzrosła w tym czasie o 7°C. Gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej punktu aktywacji PCM, zostaje wydalone nadmierne ciepło i kamizelka powraca do fazy stałej - gotowości do ponownego użycia. Wkłady można ponownie aktywować w temperaturze 20°C w przeciągu około 3-4 godzin, a czas ten znacznie skrócić (do 30-40 minut) wstawiając je do lodówki lub lodowatej wody.

Stosując wyroby z udziałem PCM, otrzymujemy odzież, dzięki której uzyskujemy efekt chłodzenia - absorpcja nadmiaru ciepła pochodzącego z organizmu ludzkiego oraz efekt termoizolacyjności - spowodowany emisją ciepła z PCM do struktury wyrobu, a także efekt termoregulujący (efekt ten umożliwia utrzymanie temperatury mikroklimatu na niemal stałym poziomie).
 

Chłodzenie hybrydowe posiada wszystkie zalety chłodzenia ewaporacyjnego i technologii PCM - 5 do 10 godzin chłodzenia, stała temperatura przez 1 do 3 godzin.
 

Dla schłodzenia osoby możemy też spotkać rozwiązania z chłodzeniem cyrkulacyjnym. System taki składa się z agregatu chłodzącego, pompy, źródła energii i systemu rozprowadzania cieczy. Na wielkość odbieranego ciepła z organizmu można wpływać poprzez regulację temperatury cieczy chłodzącej i zwiększenie powierzchni kontaktu układu rozprowadzającego ciecz z ciałem, a także poprzez regulację prędkości jej przepływu. Z kolei system chłodzenia za pomocą powietrza jest najlepszy, jeżeli chodzi o odprowadzanie ciepła drogą konwekcji i poprzez odparowanie potu, zależy jednak w dużym stopniu od parametrów fizycznych powietrza oraz od stosowanej odzieży ochronnej, która powinna umożliwić odprowadzenie wprowadzonego pod nią powietrza. Tu najczęściej spotkamy kurtki z wbudowanymi wentylatorami zasilanymi akumulatorem. Na otwartym gorącym powietrzu nie sprawdzają się, natomiast np. przy ocieplaniu poddaszy mogą zwiększyć komfort cieplny pracownika.
 

Sam system schładzania to nie wszystko. Powinien być on uzupełniony (a właściwie to powinno być priorytetem!) o odpowiedni dobór bielizny, odzieży bezpośrednio stykającej się z ciałem wykonanej z materiałów, które bardzo dobrze umożliwiają wydostanie się wilgoci ze środka na zewnątrz. Im wyższy poziom aktywności i wyższa temperatura powietrza, tym bardziej ciało się poci, tym samym bardziej „oddychająca” powinna być bielizna. Dlatego bardzo ważnym jest taki jej dobór, by jak najlepiej odprowadzała pot i dwutlenek węgla przy jednoczesnym utrzymaniu temperatury ciała na stałym poziomie. Powinna to być bielizna charakteryzująca się dobrą przewiewnością, wodochłonnością i przepuszczalnością pary wodnej.
 

Przejdźmy teraz do cen za odzież chłodzącą.
 

Do najczęściej spotykanych rozwiązań należą technologie wykorzystujące chłodzenie ewaporacyjne oraz chłodzenie PCM. Materiał PCM na ogół występuje w różnego typu kamizelkach. Zapinane na zamek błyskawiczny/ rzepy/ klamry mogą być noszone bezpośrednio na skórę lub na koszulkę techniczną (dobrze odprowadzającą pot) i kosztują od 800 do 2.000 złotych (w zależności od ilości komór z czynnikiem chłodzącym, wielkości, producenta). Przy tym ważą od 2 do 3 kg. Mogą posiadać elementy odblaskowe.
Wybór wśród ubiorów wykorzystujących chłodzenie ewaporacyjne jest znacznie większy. Znajdziemy tu nylonowe kamizelki chłodzące, wkładane przez głowę/ zapinane na zamek błyskawiczny/ na rzepy ważące od 0,25 kg do 0,5 kg, także odblaskowe. W cenie od 250 do 350 zł. Koszulka chłodząca od 230 do 300 zł. Możemy zakupić chłodzącą czapeczkę pod kask z rozciągliwą taśmą w celu lepszego dopasowania się do głowy, w cenie około 80 zł. Może też przydać się wkład chłodzący do hełmów i kasków ochronnych w cenie około 60 zł. Czapeczka z daszkiem (bejsbolówka) – proszę bardzo 130 - 200 zł i jest nasza. Kupimy też czapkę roboczą (która może być noszona pod hełmami i czapkami albo samodzielnie) od 30 do 40 zł. Z kolei na osłonę chłodząca na kark wydamy około 30 zł. Lekka, nietoksyczna, trwała, łatwa w użyciu czapka chłodząca, która dostarcza nawet do 3 dni chłodzenia przy jednokrotnej aktywacji kosztuje 220 zł. Aktywujemy ją poprzez wlanie w otwór umieszczony na czapce 100 ml wody. Możemy też zakupić wkład chłodzący do stosowania z kaskiem, obniżający temperaturę w stosunku do otoczenia o 15°C za 140 – 150 zł. Wkład aktywujemy poprzez wlanie do niego 50 ml wody. Jedna aktywacja wystarcza na 1 do 3 dni, a średni czas użytkowania wynosi 5 lat, przy 750-krotnej aktywacji. Dostępna jest też lekka i wygodna chłodząca opaska na szyję w cenie 35 zł. Za około 60 zł możemy wyposażyć się w chłodzącą opaskę na przedramię. Kamizelka robocza odblaskowa chłodząca w cenie 180 – 200 zł (z wkładami ze specjalnym gatunkiem nietoksycznej i niepalnej soli) dla której producent gwarantuje efektywne działanie przez 90 minut w temperaturze 60 stopni Celsjusza oraz przez 4 godziny w temperaturze 45 stopni Celsjusza. Czas regeneracji wynosi 4 godziny i nie jest wymagana do niej energia zewnętrzna. Kamizelka zapewnia do 1000 cykli regeneracyjnych. Producent obiecuje odczucie temperatury niższej o 6°C do 12°C w porównaniu z temperaturą zewnętrzną.
Za kamizelkę w technologii hybrydowej zapłacimy już znacznie więcej - około 1500 zł.
 

Praktycznie wszystkie dostępne produkty są wykonane z materiałów antybakteryjnych i można je prać w pralce automatycznej.
 

Jako ciekawostkę mogę podać, że przy budowie stadionów piłkarskich na mistrzostwa świata w 2022 roku organizowanych w Katarze, pracownicy je budujący zostali wyposażeni w kamizelki obniżające temperaturę wokół ciała działające za zasadzie chłodzenia ewaporacyjnego. Skoro działają w temperaturze 45 stopni Celsjusza, zapewniając chłód przez kilka godzin, sprawdzą się i w naszych warunkach. I choć na naszych budowach nie miałem okazji zobaczyć takich kamizelek w akcji (w sumie wyglądają z zewnątrz, jak zwykłe kamizelki) to może warto pomyśleć, czy na przyszły rok nie zaopatrzyć się w takie "cudo". Co uzyskamy w zamian? Niższą temperaturę skóry, wolniejszy rytm serca, komfort cieplny, lepszą koncentrację, szybszą regenerację i zwiększoną energię.
I o to właśnie ch(ł)odzi!!!