sztaplowanie izolacji

Zbliża się kolejna zima. Trudno orzec jaka będzie. Dane pogodowe z  ubiegłych lat wskazują jednak pewne tendencje – nie bywa już tak mroźno jak dawniej. Średnia liczba dni z przymrozkami w naszym kraju w ostatniej dekadzie, to 1/5 do 1/3 całego roku, a dni mroźnych – 1/20 do 1/7 roku. 

Wartości skrajne częstsze są im dalej udamy się na wschód lub na południe Polski. Są okolice, w których mrozy to rzadkość, a chcąc zakosztować prawdziwej zimy, trzeba udać się w najbliższe góry. 

Statystycznie rzecz ujmując, przy biwakowaniu dwa razy w miesiącu, na dwadzieścia sześć noclegów w roku, pięć do ośmiu z nich zahaczy o przymrozek, a ledwo jeden do czterech odbędzie się w mrozie. Czy zatem, z punktu widzenia przeciętnego turysty, warto inwestować w wyspecjalizowany sprzęt zimowy dla tych kilku noclegów w roku?  Moim zdaniem nie warto i uważam, że są bardziej efektywne sposoby lokowania pieniędzy w sprzęt.

GARŚĆ TEORII

Żeby w pełni zrozumieć o czym będzie mowa, warto przypomnieć nieco faktów i przyjrzeć się bliżej temu, czym jest ciepło i w jaki sposób je tracimy. 

Mówiąc o cieple, można mieć na myśli zarówno zjawisko, jak i wielkość fizyczną. Pierwszego doświadczamy grzejąc twarze w promieniach słońca. Drugie, w dużym uproszczeniu, jest miarą wymiany energii między ciałami, dokonywaną w wyniku ruchu ich cząsteczek. Z grubsza rzecz ujmując, temperatura  opisuje więc stopień „ruchliwości” molekuł. 
Istnieją cztery mechanizmy przekazywania energii cieplnej:

  • Przewodnictwo cieplne, zwane też kondukcją, to zjawisko polegające na wymianie ciepła między ciałami pozostającymi w styku – ich cząsteczki poruszając się chaotycznie, zderzają się i bezpośrednio przekazują sobie energię. Przykładem praktycznego zastosowania przewodnictwa cieplnego są radiatory na procesorach komputerów, odprowadzające nadmiar energii z układu scalonego.
  • Konwekcja, wiążąca się z makroskopowymi ruchami materii, to z grubsza mówiąc ruchy gazu czy cieczy spowodowane różnicami temperatury. Przykładem konwekcji w działaniu są kaloryfery ogrzewające powietrze, które unosi się, a w jego miejsce napływa chłodniejsza masa, ogrzewana unosi się i tak w kółko. Konwekcja odbiera też ciepło z przywołanych wyżej radiatorów. To zjawisko, napędzające lawa-lampy w latach siedemdziesiątych, odpowiada też za drobne podmuchy zefirków i za tornada.
  • Promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez poruszające się, naładowane elektrycznie cząstki każdego ciała. Przykładem jest świecenie rozgrzanego do czerwoności pręta stalowego. Promieniowanie cieplne nie zależy od obecności innych ciał – poza śladowym udziałem parowania, to jedyny sposób, w jaki ciało będzie stygło w próżni.
  • Parowanie, czyli zmiana cieczy w gaz, wymaga energii niezbędnej dla wyrwania molekuł z pola przyciągania międzycząsteczkowego. Zjawisko to skutecznie pomaga nam latem, gdy pocąc się, parujemy i schładzamy powierzchnię skóry, o ile ciśnienie atmosferyczne i wilgotność powietrza na to pozwalają.

Rzecz w tym, że cztery wymienione wyżej zjawiska mają różny udział w bilansie odpływu ciepła z ciała. 
Najwięcej energii tracimy przez konwekcję. Powietrze jest doskonałym izolatorem, pod warunkiem, że się nie porusza, a konwekcja nieubłaganie porusza nim przez cały czas; chyba że zmniejszymy masę gazu do rozmiaru niewielkich komórek – takich jak w przypadku przestrzeni między włóknami puchu lub ociepliny syntetycznej. Dlatego podstawowym sposobem zapewnienia sobie ciepła w terenie jest ograniczanie przepływu powietrza w makro skali (wokół ciała) oraz w mikro skali (minimalizacja ruchów konwekcyjnych w masie ociepliny). 
Mniej kluczowe, choć wciąż istotne, jest parowanie. Zbyt gruba warstwa izolacji doprowadzi do przegrzania organizmu, który będzie próbował się schłodzić przez parowanie i zacznie się pocić. Para wodna z potu penetrując  ocieplinę, trafi na warstwę, w której temperatura i ciśnienie ponownie zmienią gaz w ciecz. Woda utknie w warstwie izolacji, zmniejszając jej skuteczność i powoli zacznie wychładzać  organizm. 
Najmniejsze znaczenie w bilansie strat ciepła ma promieniowanie elektromagnetyczne, a kondukcja jest wręcz pomijalna, o ile nie śpi się na gołej ziemi. Stosowanie w outdoorze nieprzepuszczających pary wodnej ekranów odbijających promieniowanie podczerwone, takich jak koce NRC, ma znikomą skuteczność na dłuższą metę – parowanie i konwekcja szybko przejmują inicjatywę, a tyłek zaczyna marznąć…

NA CEBULKĘ!

Od niepamiętnych czasów ludzie radzą sobie ze zmiennością pogody w sposób banalnie prosty i niezwykle skuteczny – ubierają się „na cebulkę”. Fundamentem komfortu cieplnego jest odpowiedni dobór warstw odzieży i dodawanie lub ujmowanie ich w zależności od podejmowanej aktywności i warunków atmosferycznych. Właściwie niemożliwe jest efektywne bytowanie w terenie z wykorzystaniem wyłącznie jednej warstwy odzieży, z uwagi na złożoność działań podejmowanych w trakcie wędrówki i biwaku, a także kaprysy i zmienność dobową aury. 
System „na cebulkę” działa tak doskonale z powodu jednej trywialnej prawidłowości – opór termiczny warstw izolacyjnych się sumuje!

W tym kontekście zastanawiające jest przekonanie, że śpiwór powinien być jeden, właściwie dobrany, a do środka należy wchodzić wyłącznie w bieliźnie.

Od wielu lat moi koledzy i ja stosujemy zasadę „na cebulkę” również do systemów noclegowych –  Ograniczeniem jest wyłącznie wyobraźnia, świadomość praw fizyki i posiadany sprzęt. Dwie podpinki, dwa śpiwory, śpiwór i topquilt, śpiwór i warstwy ciepłej odzieży – to wszystko działa, ale wyłącznie gdy się wie, jak skomponować skuteczny zestaw.

PUNKT ODNIESIENIA

Jak już wspomniałem, opory cieplne warstw termoizolacji dodają się. Żeby jednak skutecznie przeprowadzić sumowanie, trzeba operować ujednoliconymi jednostkami – deklarowane zakresy komfortu dla poszczególnych warstw MUSZĄ być ustalone w oparciu o ujednolicone zasady.

zgodność z normą

Dla usystematyzowania metod badania właściwości śpiworów powołano normę PN-EN 13537:2012 (Wymagania dotyczące śpiworów), którą zastąpiła norma PN-EN ISO 23537-1:2017-02 (Wymagania dla śpiworów – Część 1: Wymagania termiczne oraz wymagania dotyczące wymiarów) i norma PN-EN ISO 23537-2:2017-02 (Wymagania dla śpiworów – Część 2: Właściwości tkaniny i materiału).
Opracowania te mówią o wieku i gabarycie przyjętego modelu użytkownika, jego dobrostanie psychofizycznym i odzieniu. Określają precyzyjnie warunki, w jakich dokonuje się pomiarów odpływu ciepła z organizmu w badanym śpiworze i ustalają wzorcowe limity realiów użytkowania.
Krótko mówiąc:

  • „temp. komf.” (komfort) odnosi się warunków, w jakich śpiwór zapewni komfortowy sen modelowej młodej kobiecie;
  • „temp. lim.” (limit komfortu) odnosi się warunków, w jakich śpiwór zapewni komfortowy sen modelowemu młodemu mężczyźnie;
  • „temp. extr.” (ekstremum temperaturowe) odnosi się do warunków, w których śpiwór zapewni przetrwanie bez ryzyka hipotermii – o śnie można zapomnieć. 

Polecam bliższe zapoznanie się z tymi dokumentami. Naprawdę warto. Można się przekonać np., że dla mężczyzny w wieku 35+, „temp. lim.” uznawana powszechnie za wyznacznik męskiego komfortu, niekoniecznie będzie wiązać się z jakimkolwiek komfortem…

Mając doświadczenie ze śpiworami o zadeklarowanych normatywnych właściwościach, porównując swoje odczucia w warunkach bliskich „temp. komf.”, użytkownik może ocenić inne produkty, co do których zapewniono zgodność z tą samą normą. 
Zgodność swojej oferty z normą zapewniają:

  • Carinthia
  • Decathlon
  • Deuter
  • Marmot
  • Mammut
  • Pajak
  • Robens
  • Sea to Summit
  • Volven
brak zgodności z normą

Kłopot zaczyna się, gdy do zestawienia włączamy sprzęt nie zbadany zgodnie ze standaryzowanymi procedurami – o parametrach określonych w sposób nieznany, a więc niemożliwych do bezpośredniego porównania.

Wielu rodzimych producentów śpiworów i topquiltów stosuje tzw. metody eksperckie, w których deklaruje się właściwości sprzętu w oparciu o opinie wybranych użytkowników. Jeżeli zatem w karcie technicznej śpiwora lub na stronie producenta brakuje informacji, że sprzęt zbadano w zgodzie z normą EN 13537 lub EN 23537, to właściwie nie ma możliwości oceny, jak bardzo wyssane z palca są zadeklarowane zakresy komfortu termicznego. 
Zgodności swoich śpiworów i topquiltów z normą nie zapewniają:

  • Aura
  • Cumulus
  • DD Hammocks
  • Fjord Nansen (przebadany jeden model z oferty)
  • Małachowski
  • Roberts
  • Salewa
  • Snugpak

Jeszcze większy problem dotyczy podpinek hamakowych, które pełnią dokładnie taką samą funkcję, co śpiwór. Działają na takich samych zasadach, tylko w trudniejszych warunkach – w ciągłym i bezlitosnym strumieniu konwekcji. Dlatego wymagania, jakie stawia się podpinkom powinny być dużo bardziej surowe. Krótko mówiąc, underquilt na określone warunki powinien być nieco cieplejszy, niż odpowiadająca mu warstwa izolacyjna przykrywająca hamakowicza od góry.
Kłopot w tym, że dla podpinek nie ma żadnych unormowań. W efekcie wielu producentów podpinek podaje kompletnie niewiarygodne przedziały temperatur komfortu, zastrzegając przy tym enigmatycznie, że ich podpinki należy używać razem z „odpowiednią” izolacją od góry. Niby prawda, ale nijak to nie pomaga w ocenie realnej sprawności sprzętu, bo „odpowiednia” izolacja „odpowiedniej” izolacji nierówna. Osobiście korzystam często z topquiltów, które nie mają pleców. Czasem zabieram śpiwór puchowy z wkładem o wysokiej rozprężności, więc miażdżę swoim ciężarem puch, na którym leżę. Ktoś inny użyje monowskiego, syntetycznego kowadła, którego wypełnienie ledwo ugnie się dopiero pod Jasonem Momoa… Te trzy przypadki będą skrajnie inne i wpłyną na odczuwanie termiki podpinki.

jak znaleźć wspólny punkt odniesienia?

Co zatem zrobić w przypadku braku deklaracji zgodności sprzętu z normą EN 13537 lub EN 23537? Jak sensownie ocenić termikę sprzętu? Sprawa nie jest beznadziejna i można sobie całkiem nieźle poradzić.

Jeżeli dany producent ma dobrą prasę wśród użytkowników, którzy raportują poprawność zapewnień, można spróbować mu zaufać i skonfrontować w boju deklaracje z własnymi doznaniami. Koniecznie trzeba następnie porównać wrażenia z obserwacjami z użytkowania sprawdzonego wcześniej sprzętu normatywnego. Wymaga to jednak dostępu do różnych śpiworów i podpinek, a także sporego doświadczenia praktycznego.

Można spróbować porównać powierzchnię, rodzaj i ilość ociepliny z innymi, analogicznymi produktami, o właściwościach określonych normatywnie. Niestety w wielu przypadkach jest to bardzo trudne lub zwyczajnie niewykonalne ze względu na niepełne specyfikacje.

Jednak najprościej będzie zajrzeć do fantastycznej publikacji z 2003 r. pt. „Sleep Well, Part 1 –  Temperature Ratings”, opracowanej na zlecenie Mammut Sports Group. Przywołane opracowanie zawiera grafy referencyjne do szacowania termiki śpiworów i odniesienia ich właściwości do normy EN 13537. Trzeba jedynie zważyć sprzęt z workiem transportowym, przypisać odpowiedni rodzaj ociepliny i odnaleźć wartość na wykresie.

Warto wziąć pod uwagę kilka opcjonalnych korekt:

  • tabele sporządzane były kilkanaście lat temu, gdy UL oznaczało nieco większe gramatury tkanin. W przypadku próby porównań ze sprzętem z nowoczesnych ultralekkich materiałów, o ciężarze w okolicach 30~40 g/mkw, sugeruję powiększenie warości zmierzonej o ca. 20% ~ 25% ;
  • w przypadku topquiltów należy pamiętać, że mają zwykle 10~15% mniej ociepliny niż analogiczny śpiwór (brak kaptura i części pleców). O tyle więc należy powiększyć zmierzoną wagę;
  • podpinka o wymiarach 1,4m x 2m to około 10% więcej ociepliny niż w przypadku standardowego śpiwora. O tyle więc należy zmniejszyć zmierzoną wagę.

graf referencyjny dla śpiworów puchowych
źródło: „Sleep Well, Part 1 –  Temperature Ratings”, Mammut Sports Group 2003
graf referencyjny dla śpiworów syntetycznych
źródło: „Sleep Well, Part 1 –  Temperature Ratings”, Mammut Sports Group 2003

OCENA TERMIKI UKŁADU WARSTW

Znając przybliżony wspólny punkt odniesienia dla poszczególnych warstw planowanego systemu modułowego, mamy już z górki – wystarczy przeprowadzić prostą arytmetykę:

[t.komf_1] + [t.komf_2] – [t.ref] = [temperatura komfortu zestawu]

gdzie:

  • t.komf_1 = szacowana temperatura komfortu pierwszej warstwy
  • t.komf_2 = szacowana temperatura komfortu drugiej warstwy
  • t.ref = temperatura, w której odczuwamy komfort pozostając w bezruchu, w pomieszczeniu, w określonej odzieży. Standardowo przyjmuje się jedną warstwę bielizny termicznej i temperaturę 21C.

Aby ułatwić ocenę efektywności układu warstw izolacji, przygotowałem wykres dla t.ref = 21C.

Zastrzegam, że biwakowanie w mrozie, a w szczególności poniżej -20C to nie zabawa i może stanowić poważne zagrożenie zdrowia lub życia. Powyższy wykres stanowi wyłącznie narzędzie do modelowania przybliżonych analogii, a wyników uzyskanych przy jego pomocy nie należy w żadnym wypadku traktować jako pewników. Jak zawsze sprawdzi się stara zasada: nowych narzędzi ucz się, wykonując znane zadania; nowych zadań ucz się, pracując znanymi narzędziami. Każdy zestaw sztaplowanych izolacji należy uprzednio sprawdzić. Jeżeli przekracza się barierę komfortu, za pierwszym razem trzeba zrobić to w warunkach znanych i kontrolowanych – na ogródku, w pobliżu samochodu z dodatkowym sprzętem, z bardziej doświadczonymi znajomymi i z opcją ewakuacji.

DIABEŁ W SZCZEGÓŁACH

Sztaplując warstwy izolacji, trzeba mieć na uwadze dwie kwestie – swobodę rozprężności izolacji i nieuniknioną obecność pary wodnej.

para wodna

Człowiek wytwarza spore ilości pary wodnej, która ulatniając się, penetruje warstwy odzieży i śpiwora/podpinki. Gradient temperatury wewnątrz warstw izolacji maleje w kierunku od powierzchni skóry do temperatury otoczenia. Główny kłopot polega na tym, że w określonych warunkach para wodna zaczyna się skraplać. Ten moment na skali ciepłoty nazywamy punktem rosy. To gdzie dokładnie para zacznie kondensować, zależy od ciśnienia atmosferycznego, wilgotności i temperatury. Niestety, punkt rosy zazwyczaj wypada gdzieś w środku zewnętrznych warstw izolacji. Im zimniej, tym głębiej w ocieplinie będzie odkładać się wilgoć.

Generalnie zwykło się przyjmować, że ociepliny syntetyczne lepiej znoszą zawilgocenie, zachowując część właściwości izolacyjnych. Stąd ogólne zalecenie stosowania warstw syntetycznych na wierzchu systemów kombinowanych. Ta zasada ma jednak krytyczne znaczenie wyłącznie w przypadku obozowania przez długi czas w wilgotnych warunkach, bez możliwości suszenia śpiworów lub przy długim obozowaniu na mrozie, kiedy istnieje realne ryzyko, że zamarzający kondensat będzie się nawarstwiał we wnętrzu izolacji.

zgnieciona ocieplina

Zgniatana izolacja zmniejsza swoją objętość, przez co w masie skompresowanej ociepliny jest mniej powietrza i spada jej opór termiczny. Zatem w teorii, na zewnątrz powinno się stosować śpiwór który będzie większy i lżejszy, by ograniczyć kompresję śpiwora wewnętrznego.

W praktyce wystarczy, jeżeli oba śpiwory będą wystarczająco obszerne, by nie otulać użytkownika ściśle i zapewnić nieco więcej luzu. W takim zestawie powłoki wewnętrznego worka pomarszczą się, a jego ocieplina znajdzie przestrzeń na rozprężenie się i dokładnie otuli biwakowicza.

ilość warstw

W teorii nie ma limitów, jeżeli chodzi o ilość warstw. Głównym ograniczeniem jest wygoda i możliwość kompresji ocieplin. Mitem jest, że nie powinno się wchodzić do śpiwora w większej ilości ubrań, niż tylko bielizna termoaktywna. Ważne by pamiętać, że odzież, w której zamierzamy spać, była sucha. Warto przed snem przebrać się, dzięki czemu odparuje wilgoć z powierzchni skóry wyeksponowanej na mróz, i ograniczone zostanie ukrwienie w naczyniach podskórnych. To wszystko sprawi, że straty ciepła po zagrzebaniu się w pierzyny będą mniejsze.

WADY I ZALETY SYSTEMÓW WARSTWOWYCH

Sztaplowanie warstw izolacyjnych ma niewątpliwe zalety. Układy warstwowe doceni przede wszystkim ten, kto szuka oszczędności i optymalizuje wykorzystanie sprzętu lub po prostu rzadko nocuje w terenie w okresie zimowym. 
Szczególnie powinno zainteresować tych, którzy muszą zapewnić sprzęt członkom całej rodziny, ale z familią biwakują tylko w okresie poza przymrozkami; zimą mogą oni wykorzystać nadmiarowy sprzęt do poprawienia swojego komfortu termicznego.

Sztaplowanie śpiworów ma również wady. Dwa śpiwory zawsze będą nieco cięższe i zajmą kapkę więcej przestrzeni niż jeden worek o tej samej termice.
Użytkowanie samodzielnie zaaranżowanych zestawów warstwowych bywa niewygodne. Wejście i wyjście z podwójnego śpiwora jest nieco bardziej kłopotliwe – łatwiej się zakopać i zaplątać, a worki czasem przesuwają się względem siebie.


Andrzej Ambroż

3 thoughts to “sztaplowanie izolacji”

  • Jack

    1 grudnia 2021 at 15:33

    Czytanie tak konkretnych informacji to czysta przyjemność. Najlepszy blog o spaniu w terenie !

    Odpowiedz
  • Krasny

    2 grudnia 2021 at 10:15

    Obywatelu Ambroży, włożyliście dużo doskonałej pracy w ten materiał. Zebraliście w logiczną i bardzo czytelną całość. Jestem inżynierem i jak zobaczyłem te wykresy to myślę sobie, ja pierdykne ale złoto:) Dużo bardzo dobrych tipów. Wiem po sobie, sprawdziłem niektóre, a pozostałe będę miał teraz z tyłu głowy i mogę wdrożyć jeśli będę miał taką potrzebę. Co jeszcze jest świetne w tym artykule? To, że odczarowuje niektóre mity, dajesz recepte jak samemu można sobie zweryfikować czy dany sprzęt sprawdzi się w warunkach do których chcemy go użyć, np moje podpinki własnej roboty. Wielkie dzięki.

    Odpowiedz
  • Marcin

    20 sierpnia 2022 at 09:13

    Bardzo przyjemny artykuł.

    Przydałby się jeszcze jeden, na temat zabezpieczenia twarzy w zimowych warunkach.
    O ile właściwy śpiwór, quilt, czy system ociepleń właściwie zamykają temat przemarznięcia większości ciała, to w miarę obniżania temperatury wyolbrzymia się problem oddychania, skraplania wody z oddechu, wychłodzenia twarzy, nosa.
    Spanie inne niż na wznak jest co najmniej kłopotliwe -oddechem zaszroniomy / zamoczymy materiał hamaka. Nie wiem jak sprawdza się tzw. „skarpeta” naciągana na hamak, ale podejrzewam, że choć temperatura dzięki niej trochę rośnie, to kondensacja wzrasta dużo bardziej.
    Brakuje solidnie zebranej wiedzy na takie tematy.

    Odpowiedz

Leave a comment

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.