Informations pratiques sur le test de résistance à l'évaporation du mannequin thermique ASTM F2370

Pour évaluer le confort thermique en intérieur, un mannequin thermique est un instrument très fiable. La norme ASTM F2370 décrit une méthode d'essai permettant de déterminer l'isolation thermique des vêtements portés au quotidien, en position debout ou en marche. Cet article explique plus en détail comment réaliser ce test en laboratoire textile.

Résistance à l'évaporation et mannequin thermique

Il s'agit de la propriété d'un matériau de résister au transfert de chaleur et à l'humidité par évaporation. Elle joue un rôle essentiel dans les modèles de stress thermique, qui prédisent le comportement du corps humain dans différentes régions climatiques. À cette fin, les modèles de stress thermique ont évolué sous forme de mannequins thermiques. Un mannequin thermique est un modèle de forme humaine artificielle utilisé pour mesurer les taux de transfert de chaleur à travers différentes parties du corps. Le mannequin utilise ces taux pour déterminer la distribution des températures cutanées et intérieures.

Résumé de la norme ASTM F2370

Le mannequin est équipé des composants de l'ensemble de test dans le même ordre que dans le cadre d'une utilisation quotidienne. Le mannequin a la taille et la forme d'un corps humain adulte. Il est chauffé intérieurement à une température de surface de la peau qui est uniforme dans tout le corps du mannequin. Il est doté de bras et de jambes mobiles pour mesurer l'isolation thermique des vêtements de l'ensemble. Le mannequin est conservé dans une chambre climatique avec une humidité de l'air réglable, une température de l'air définie et une vitesse de l'air.

Mannequin thermique

Le mannequin thermique physiologique reçoit le flux thermique de chaque zone. Il est positionné à portée de trois capteurs de température ambiante, de trois capteurs d'humidité ambiante et de deux capteurs de vitesse du vent ambiant. Ces capteurs sont positionnés à 0.5 mètre de distance du mannequin. L'arbre peut être tourné pour retirer le capteur avant de positionner le pansement et le mannequin. La précision du capteur d'humidité doit être supérieure à 5 %, et le capteur de température a une précision de 0.2 °C. Le capteur de vitesse du vent a également une précision supérieure à 0.05 m/s.

Le corps du mannequin peut être positionné en trois positions : marche dynamique, allongé à plat et debout statique. Les positions debout statique et marche dynamique sont utilisées pour tester les vêtements, et la position allongée à plat est principalement utilisée pour évaluer la résistance à la chaleur de la couette et du sac de couchage. Le système de contrôle des mouvements utilise un mode de connexion externe, ce qui permet de choisir facilement entre les tests en état dynamique et statique. Un mécanisme de mouvement d'entraînement par servomoteur et un profil en aluminium aéronautique à haute résistance sont utilisés dans tout le cadre pour configurer et contrôler avec précision l'amplitude et le mouvement des modèles.

Utilisations de la technologie de mesure des mannequins

Dans les domaines de la recherche sur l'ergonomie des vêtements, la bionique et la biophysique des vêtements, il est reconnu comme un élément essentiel de la mesure du transfert de chaleur, notamment de la conduction, de la convection, du rayonnement et de l'évaporation. En portant des uniformes de protection professionnels qui empêchent la transpiration de s'évaporer, le corps humain ne peut pas se refroidir, ce qui entraîne des problèmes d'inconfort, voire de santé. Il est largement utilisé dans l'habillement, l'aérospatiale, la sécurité incendie, le pétrole, la sécurité routière, la santé au travail et d'autres domaines pour évaluer la résistance intégrale à la chaleur et à l'humidité des vêtements en utilisant la meilleure technologie disponible.

Normes similaires à la norme ASTM F2370

Les méthodes d’essai suivantes sont également utilisées pour mesurer les propriétés de résistance thermique des vêtements.

1. GB/T 18398 – Méthode d’essai de la résistance thermique des vêtements
2. GB/T 11048 – Propriété de rétention de la chaleur des textiles
3. ISO 15831 – Mesurage de l'isolation thermique au moyen d'un mannequin thermique
4. ASTM F1291 – Pour mesurer l’isolation thermique des vêtements à l’aide d’un mannequin chauffant
5. ASTM F1720 – Norme pour la méthode d’essai normalisée de mesure de l’isolation thermique des sacs de couchage à l’aide d’un mannequin chauffant

Procédure de la méthode d'essai ASTM D2370

Appareil

1. Génération de sueur et zone sudoripare – Toute la surface du mannequin doit avoir la capacité de produire de la sueur pour représenter un être humain réel. Il doit avoir un réseau capillaire alimenté en eau sur toute sa surface.
2. Température – La peau du mannequin doit avoir une température moyenne de 34.5-35.5°C. La température doit être maintenue dans tout le corps.
3. Chambre d'essai – Les essais doivent être effectués dans des conditions uniformes. Placer le mannequin dans une pièce de dimensions 1.5 x 1.5 x 2.5 mètres.

La préparation des échantillons

1. Prenez trois vêtements identiques pour effectuer le test. Si vous ne disposez pas de vêtements identiques, effectuez le test avec un seul vêtement.
2. Choisissez la taille du vêtement en fonction du mannequin. Les vêtements doivent être bien ajustés au mannequin, comme requis pour l'utilisation finale. Si les vêtements sont ajustés ou amples, ils doivent être testés sur le mannequin en conséquence.
3. Les vêtements doivent être conditionnés pendant 12 heures avant le test.

Procédure d'essai de la norme ASTM F2370

1. Prenez des vêtements d’essai en fonction de la taille du mannequin thermique.
2. Réglez la température de la peau du mannequin thermique à 32-35℃.
3. Définissez l'état expérimental du mannequin, c'est-à-dire statique ou dynamique, et définissez la longueur et la vitesse du pas.
4. Réglez la température de la chambre climatique en fonction de la valeur de résistance thermique estimée du vêtement à tester. Lorsque vous êtes nu, la température ne doit pas être inférieure de 10 ℃ à la température de la peau. Lorsque la valeur de résistance thermique est comprise entre 1 et 3, elle ne doit pas être inférieure de 20 ℃ à la température de la peau. Lorsque la température est supérieure à 3, elle ne doit pas être inférieure de 30 ℃ à la température de la peau.
5. Réglez l’humidité de la chambre climatique à 30-50 %.
6. Réglez la vitesse du vent de la chambre climatique à 0.15-8 m/s.
7. Tenez compte des valeurs environnementales de la chambre climatique, en veillant à ce que la variation de la température ambiante dans la chambre climatique ne dépasse pas 1 ℃, la variation de l'humidité relative ne dépasse pas 5 % et la variation de la vitesse du vent ne dépasse pas 50 %. Pendant 30 à 60 minutes, maintenez la valeur environnementale constante.
8. Une fois que le mannequin chaud entre dans l'équilibre thermique dynamique, la température de la peau, la température ambiante et la puissance de chauffage doivent être mesurées toutes les minutes et cet état doit être maintenu pendant plus de 10 minutes.
9. Commencez le test en habillant le mannequin avec les vêtements d'essai. Le mannequin chaud doit être maintenu pendant plus de 20 minutes avant d'entrer à nouveau dans l'équilibre thermique dynamique.
10. Le test de résistance thermique est terminé et les données de test peuvent être étudiées.

Conclusion

Les mannequins thermiques évaluent la température de la peau et la perte de chaleur avec une grande précision. Ils reproduisent également différentes températures environnementales pour analyser précisément le comportement humain. Cette invention permet d'obtenir des valeurs vestimentaires dans différentes zones et des mesures détaillées de la sensation thermique. Ces résultats sont utiles pour comprendre les groupes et les zones corporelles des différentes natures humaines.

Expérience et connaissances

• Si possible, choisissez des vêtements ajustés en fonction de l'utilisation finale afin de réduire l'incertitude de mesure, car les vêtements amples ont tendance à changer de forme lorsque la posture du mannequin change.

FAQ

1. Comment fonctionnent les mannequins thermiques ?

Le mannequin thermique mesure la différence de perte de chaleur dans un environnement contrôlé et envoie les données de tous les secteurs au modèle physique. Le modèle physiologique lit la température de la peau, le rythme respiratoire et le taux de transpiration dans toutes les sections. Il envoie ensuite ces valeurs au mannequin, prévoyant ainsi la réaction du corps humain dans un environnement particulier.

2. Pendant combien de temps les mannequins thermiques sont-ils utilisés ?

Le Dr Harwood Belding est reconnu pour avoir développé le premier mannequin thermique opérationnel pour l'armée américaine en 1941. Les tests impliquaient l'utilisation de volontaires humains pour tester des vêtements et des équipements de protection.

Documentation associée

EN 342 ASTM F2370 Système de mannequin thermique en sueur DR606-34T

Recherche sur les vêtements ignifuges dans les laboratoires de combustion

Chambre climatisée sans rendez-vous DR048-16