Kombrig's Home
 

Главная

 

   

Походы

 
   

Снаряжение

 
 

Колышки для песка

 

SynMat Winterlite

 

Коврик Sea to Summit

 

Hilleberg Staika

 

Выбор палатки

 

Коврик NeoAir XTherm

 

Палки MSR SureLock

 

Виа феррата

Коврики (карематы)

Формула R-value

Ижевский коврик

Треккинговые палки

Пуховый коврик

Спальные мешки

Складная посуда

Карты Альп

 

О СНАРЯЖЕНИИ ШУТЯ:

 

Сурвивализм

 

Яхтинг

 

 

TopPhotos

 

 

СПРАВОЧНИК

 
 

Видео

 

 

Рассказы

 

 

Комбриг

 

 

Разное

 
 

Copyright ©
Леонид Александров

 
Mail

 


Другие статьи:


Тест палаточных колышков и якорей для песка и снега
Колышки для песка

Описание и тест туристического коврика SynMat Winterlite MW, производимого швейцарской фирмой Exped
SynMat Winterlite

Описание и тест туристического коврика Comfort plus Insulated Rectangular, производимого австралийской фирмой Sea to Summit
Коврик Sea to Summit

Шведская палатка Хиллеберг Стаика (Hilleberg Staika)
Hilleberg Staika

Выбор палатки: условия использования и критерии выбора
Выбор палатки

Тест коврика Therm-a-Rest NeoAir XTherm
NeoAir XTherm

Тест треккинговых палок MSR SureLock TR-3 Long
Палки MSR SureLock

Test: DownMat vs. Therm-a-Rest

Пуховый коврик


Попытка вывести формулу R-value
Формула R-value

Ижевский коврик
Ижевский коврик

Test Orikaso Fold Flat Tableware
Складная посуда

Alpine maps
Карты Альп

Sleeping bags
Спальные мешки

Trekking poles
Трекинговые палки

Via ferrata
Виа феррата

О СНАРЯЖЕНИИ ШУТЯ:

Пироманический и генитальный аспекты аутдорного сурвивализма (выживания)
Сурвайвл (выживание)

СПРАВКИ ПО АЛЬПАМ:


Справочник альпийского походника

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ:


Валь Гранде, Италия

Валь Гранде (Val Grande, Италия) в ноябре

 

Самое заброшенное и труднопроходимое место Альп: Валь Гранде (Val Grande), Италия

Спасание в Альпах
Спасательные службы в Альпах
Альпийские биваки
Альпийские биваки (пример)

Trekking Iceland Highlands, Iceland

 
New videoclips
Новые видеоклипы

 

 

 

Туристические коврики (изоматы) | Справочник на 2016 год
Обзор всех типов туристических ковриков

 

 

В разделе "Снаряжение" идёт речь о некоторых основных предметах снаряжения для треккинга; выбор тем при этом обусловлен наиболее частыми вопросами о снаряжении, получаемыми Комбригом по электронной почте от посетителей данного сайта. В статьях особое внимание уделено вопросам и предметам снаряжения, наиболее часто обсуждаемым в туристических и спортивных форумах.

 

 
   
   

Текст статьи Copyright © 2005-2016 Леонид Александров (Комбриг)
Публикация статьи: декабрь 2005
Регулярная актуализация материала
Условия пользования материалом даны в самом конце страницы

К оглавлению раздела

 
   

ВСЁ О ТУРИСТИЧЕСКИХ КОВРИКАХ
Справочник по состоянию на 2016 год

А. ВАЖНЕЙШИЕ ПАРАМЕТРЫ ТУРИСТИЧЕСКИХ КОВРИКОВ

Термоизоляция (R-value), комфорт, вес, размеры
Важнейшие актуальные тенденции производства ковриков

В. ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ТУРИСТИЧЕСКИХ КОВРИКОВ

Надувные матрасы и различные их технологии
Коврики из пеноматериалов с закрытыми ячейками (карриматы)
Коврики из пенополиэтилена (сшитый полиэтилен, XLPE)
Коврики из этиленвинилацетата (ЭВА,  EVA,  Evazote)
Коврики из пеноматериалов с открытыми ячейками (порами)
Самонадувающиеся коврики; коврики Therm-a-Rest
Пуховые коврики
Коврики с наполнителем из микроволокна
Коврики с комбинацией пеноматериала и воздуха
Коврики с комбинацией закрытоячеистых пеноматериалов
Коврики с комбинацией пены с открытыми и закрытыми ячейками
Коврики с комбинацией пено- и наноматериалов ("наноковрики")
Уход за ковриками, меры предосторожности, советы из практики
Итоги
О второй половине дела, о которой не следует забывать
Опрос европейских треккеров: какой коврик чаще всего?

 

● Иллюстративный материал: более 160 фотографий
Последняя актуализация материала: июль 2016

 

Представленная ниже статья, актуальность которой поддерживается регулярным обновлением и пополнением материала, была написана и опубликована на этом сайте в 2005 году. Предпосылкой написания данной статьи было следующее: регулярно общаясь со своими единомышленниками в туристических форумах, автор данного сайта, имевший к 2005 г. уже почти 20-летний опыт использования самонадувающихся ковриков, в какой-то момент обнаружил, что эти коврики практически не известны русскоязычному туристу. Отсюда возникло желание написать статью исключительно об этом типе ковриков, однако, учитывая, что самонадувающиеся коврики представляли из себя уже достаточно устаревшую технологию (изобретена в 1972 году), статья была расширена описанием других, более новых технологий, используемых при производстве туристических ковриков.

 
   

Данная статья была первым подробным обзором туристических ковриков в русскоязычном интернете, и, в силу детальности материала и его регулярного обновления, продолжает оставаться наиболее полным и актуальным информационным источником на данную тему. В ней впервые были приведены как описание важнейших факторов, определяющих выбор туристического коврика, так и классификация ковриков по типу их материала, рассмотрены абсолютно все существующие типы туристических ковриков, описаны их конструкция, материалы, предназначение и использование, а также даны некоторые советы, касающиеся практического применения различных типов туристических ковриков, и объяснены термины, встречающиеся в их технической документации. Не удивительно, что факты, описанные в данной статье, позже легли в основу других статей о туристических ковриках, и стали упоминаться как в многочисленных интернетных туристических форумах и справочниках, так и в приводимых интернетными магазинами спортивного снаряжения характеристиках туристических ковриков и советах по использованию этих ковриков.

 
   

Касаясь статуса первоисточника, которым обладает данная статья, автор даёт читателю определённую гарантию - в чём она заключается, Вы можете узнать, нажав на картинку "Гарантия Комбрига", данную в самом конце этой статьи. Необходимо отметить, что данная статья - как, впрочем, и все другие статьи, опубликованные на этом сайте - не рассчитана на людей, страдающих синдромом нарушения концентрации внимания при чтении (синдром "Многабукафф"); она предназначена для "аутдор-гурманов", стремящихся познать интересующую их материю до конца.

Материал данной статьи разжёван до мелочей - таким образом, при чтении этой статьи встреча со "сферическим конём в вакууме" грозит исключительно олигофренам, имбецилам и микроцефалам. Некоторые связанные друг с другом аспекты определённых тем, затронутых в данной статье, рассматриваются раздробленно в различных её разделах: по замыслу автора статьи, человек, прочитавший представленный ниже материал полностью, должен получить ответы на абсолютно все вопросы, касающиеся использования туристических ковриков. Автор статьи очень надеется, что читатель пребывает в здравом уме, хорошо понимает смысл использованного в заголовке данной статьи слова "туристический", и, соответственно, не будет утруждать себя тщетными поисками в этой статье какой-либо информации о других типах ковриков (например, спортивных или армейских).

Комбриг в Тирольских Альпах (Австрия)
Автор статьи, Тирольские Альпы (Австрия)

 
   

Материал статьи основан на многолетнем опыте использования различных типов туристических подстилок, анализе автором собственных наблюдений и ошибок, а также на информации, полученной автором в многочисленных личных контактах с различными производителями спортивного снаряжения. Помимо тем, перечисленных в оглавлении данной статьи (см. выше), в приведённом ниже материале читатель сможет познакомиться со следующими сведениями (в данном ниже списке темы расположены в порядке их упоминания в тексте):

 
   

О "критическом рассмотрении" технологических особенностей ковриков
О том, какое свойство "минимальной спальной системы" является важнейшим
О том, чему в действительности служит рифление поверхности ковриков
О разнице между закрытоячеистыми и открыто-пористыми пеноматериалами
О физическом аспекте происходящего внутри туристических ковриков
О расчёте плотности материала, из которого изготовлен коврик
О том, что представляет собой главная функция коврика в действительности
О том, насколько ненадёжен при выборе коврика учёт только температур воздуха
О том, как интервал рабочих температур становится "температурной ловушкой"
О том, что такое термическое сопротивление (R-value) туристических ковриков
О том, как определяется R-value туристических ковриков
О переводе термического сопротивления (R-value) ковриков в температуры
О переводе R-value коврика в температуру с помощью формулы
О том, почему заграничные коврики "теплее", чем это указано в их техданных
О том, как рассчитать термическое сопротивление (R-value) ижевского коврика
О взаимозависимости различных характеристик туристического коврика
О сравнении туристических ковриков методом пересчёта их характеристик
О стелс-технологии в маркетинге туристических ковриков
О том, как определить R-value коврика, изолирующие свойства которого неизвестны
О том, почему при выборе коврика ориентируются в первую очередь на его толщину
О том, что означает толщина коврика, указанная в его техданных
О преимуществах использования комбинаций ковриков и укороченных ковриков
О том, какая сторона коврика обращена к телу спящего
О том, как использовать коврик, у которого одна сторона алюминизирована
О том, зачем коврику насос и о типах насосов туристических ковриков
О важнейших актуальных тенденциях производства туристических ковриков
О некоторых недостатках ковриков, зауженных в своих торцевых частях
О том, почему в техданных ковриков иногда приводятся два значения R-value
О правильном написании слова "каремат" и о его этимологии
О зависимости теплоизолирующих свойств коврика от перфорации в его материале
О "гибридных" технологиях в производстве самонадувающихся ковриков
О подгонке толщины надуваемых ковриков под тело спящего
О второй (альтернативной) функции защитного чехла туристического коврика
О том, как самостоятельно изготовить защитный чехол для коврика
О наиболее эффективном способе скатывания самонадувающихся ковриков в рулон
О том, как избежать образования "грыж" на поверхности самонадувающихся ковриков
О том, как мойка самонадувающихся ковриков предупреждает образование "грыж"
О проверке самонадувающегося коврика на наличие прокола и поиске места прокола
О коварной роли воздушного клапана туристического коврика
О спальном мешке как "второй половине дела", о которой не следует забывать

 
   

Но сперва о том, как мы назовём предмет нижеследующего обзора. Прочно укоренившееся в русском спортивно-туристическом обиходе название "пенка" ("пена") приемлемым считать нельзя, потому что, как мы увидим, материалом для производства туристических ковриков могут быть не только вспененные полимеры. Заимствование "изомат" (Isomatte, Isoliermatte), взятое из немецкого языка, представляется более удачным, поскольку оно и в русском "исполнении" абсолютно однозначно, коротко и ясно определяет основную функцию описываемого нами предмета. Помимо этой основной, то есть теплоизолирующей, функции, изомат обладает следующими свойствами: он повышает комфорт сна, а также выступает в качестве барьера, защищающего спальный мешок от повреждений, воздействия воды, и от испарения влаги с поверхности почвы. Если мы опустим параметр "стоимость" как не относящийся к функциональным характеристикам предмета снаряжения, то вопрос, с которым так или иначе придётся столкнуться любому туристу ("Как выбрать каремат?"), будет сводиться к поиску компромисса между следующими четырьмя важнейшими параметрами:

 
   

СТЕПЕНЬ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

ОБЕСПЕЧИВАЕМЫЙ КОМФОРТ

ВЕС

РАЗМЕРЫ В УПАКОВАННОМ ВИДЕ

   

О том, что делать с этими параметрами, и о различении абсолютного и относительного

● Первое, что следует сделать человеку, выбирающему туристический коврик, будет следующее: расположить перечисленные выше основные параметры ковриков в том порядке, который представляется этому человеку наиболее релевантным в аспекте его личных привычек и тех целей, которые им ставятся; последующий анализ должен осуществляться именно в той последовательности факторов, которую определил сам пользователь. При рассмотрении отдельных параметров туристического коврика не следует забывать возможность косвенного воздействия на них технологий, использованных в коврике: например, при расчёте веса своего снаряжения, пользователю коврика, термоизолирующие свойства которого как минимум частично обеспечиваются накачиваемым в него воздухом, необходимо учитывать, что правильная ("щадящая") эксплуатация этого коврика за пределами палатки предопределяет некоторое увеличение его полного веса за счёт чехла, надеваемого на коврик, и/или подкладки, располагаемой под ним; при одновременном использовании чехла и подкладки, общий вес подстилки может увеличиться на несколько сотен граммов.

● С точки зрения автора данной статьи, упорядочивание названных выше параметров туристических ковриков по их "важности" могло бы быть частично упрощено при учёте существования определённой корреляции между обеспечиваемыми ковриком комфортом и термоизоляцией - подробно на эту темы Вы сможете прочитать ниже, в разделах "Почему материал ижевской "пенки" не так уж плох или толщина коврика как главный фактор увеличения его R-value" и "О значении комфорта и особой роли толщины коврика". Рассматривая параметр "комфорт сна", неизбежно включающий в себя и "тепловое удобство", не следует упускать из виду тот факт, что комфорт сна во всей совокупности составляющих его элементов означает не что иное, как самочувствие, настроение и энергию пользователя коврика на следующий за этим сном день, то есть, также и достигнутые в этот день спортивные результаты. Дополнительными факторами, учёт которых мог бы способствовать окончательному выбору определённого коврика при наличии колебаний и сомнений, могут служить следующие два: износоустойчивость коврика и его стоимость.

Человеку, выбирающему туристический коврик, необходимо помнить о взаимосвязи теплоизоляционных характеристик коврика и спального мешка. В так называемой "спальной системе" ("sleeping system", то есть, совокупности всех элементов, способных обеспечивать тепловой комфорт сна: спальный мешок, коврик, одежда, носки, палатка, бивакзак, вкладыш в спальный мешок и пр.), коврик и спальный мешок являют собой минимальную (базовую) спальную систему, характеризуемую следующими свойствами:

● никакая попытка компенсировать несоответствие температурным условиям одного элемента этой "минимальной спальной системы" с помощью более "теплого" (то есть, также не соответствующего температурным условиям) второго её элемента, не обеспечит оптимальный вес этой системы и полный тепловой комфорт сна;

только при одновременном соответствии коврика и спального мешка температурным условиям может быть обеспечено одновременное сочетание комфортного в тепловом отношении сна с возможностью приблизить суммарный вес этой "базовой спальной системы" к оптимальному.

● Знание параметров, играющих роль при выборе туристического коврика, неизбежно требует знаний о конструкции коврика и об особенностях материалов, из которых он изготовлен, а также в прямом смысле слова "критического" рассмотрения технологических особенностей этого коврика, исходя из принципа "Любой фактор, каким-то образом улучшающий туристическое снаряжение, имеет также и негативную сторону". Один из примеров, подтверждающих данный принцип, будет приведён ниже, в разделе "Коротко о физическом аспекте происходящего внутри туристических ковриков": как мы увидим, содержащийся в наполнителе коврика воздух может не только значительно повышать термоизоляцию изомата, но также и быть причиной снижения этой термоизоляции. С другим примером, доказывающим необходимость критического рассмотрения технологической специфики туристического коврика, Вы можете ознакомиться во второй части данной статьи в разделе 2.4 ("Коврики из этиленвинилацетата", подраздел "Evazote и его плотность"): в этом примере будет описан результат попытки достичь максимальной термоизоляции при минимальном весе за счёт одновременного рифления поверхности коврика и снижения плотности его материала.

● Более расширенным объяснением описанного выше "критического" подхода могло бы быть следующее:

Ячеистое (пупырчатое) или продольно-поперечное рифление туристических ковриков

Поверхность ковриков из так называемого "закрытоячеистого пеноматериала" (об этом термине см. ниже) может иметь глубокое ячеистое (пупырчатое) или продольно-поперечное рифление (примеры обоих типов рифлений можно видеть на фотографии, приведённой слева). По заверению производителей, пупырчатое рифление, располагаемое чаще всего с нижней стороны коврика (к земле), служит предотвращению скольжения коврика по поверхности, на которую он положен; продольно-поперечное рифление, располагаемое чаще всего с верхней стороны коврика (к телу спящего), рекламируется как фактор, одновременно снижающий скольжение спального мешка по коврику, увеличивающий термоизоляцию за счёт задержки воздуха в образовавшихся за счёт рифления выемках, и снижающий степень намокания спальных мешков вследствие стекания водяного конденсата в эти выемки.

Данные позитивные свойства не являются сугубо голословными рекламными утверждениями, а действительно "работают" в реальной походной ситуации - вопрос только в том, насколько эффективно осуществляется эта "работа" в конкретных походных условиях. Учитывая, что сегодня основной целью производителя спортивного снаряжения является снижение веса этого снаряжения, мы можем, однако, с уверенностью предположить, что ячеистое (пупырчатое) или продольно-поперечное рифление поверхности закрытоячеистого пеноматериала (то есть, пеноматериала, обладающего одновременно наилучшей термоизоляцией и наибольшим весом среди всех материалов, используемых при производстве туристических ковриков), служит в первую очередь именно снижению веса коврика.

Не следует забывать, однако, что при "общей" толщине рифлёного коврика, измеряемой сантиметрами, его толщина в "углублённых" местах (выемки, а также места складок и пространства между выпуклыми элементами ковриков с ячеистой поверхностью) может составлять всего несколько миллиметров, что означает не только многократное снижение термоизоляции в этих местах по сравнению с тем значением термоизоляции, которое указано в технических характеристиках коврика (R-value; о нём см. ниже), но также и снижение износоустойчивости коврика. Человеку, исходящему из предположения о "восполнении" потерь термоизоляции в выемках коврика за счёт капсулирования воздуха в этих выемках, не следует забывать, что эффективность задержки воздуха между спальным мешком и ковриком зависит исключительно от привычек сна и положения тела пользователя коврика, и что задержка воздуха в выемках является полностью гарантированной только при лабораторном измерении термического сопротивления (R-value) коврика, поскольку при этом измерении симуляция источника тепла (человеческого тела, или, точнее, внешней поверхности спального мешка) осуществляется абсолютно плоской тестовой пластиной.

Внимание: только что упомянутое обстоятельство (проводимая при лабораторном вычислении R-value коврика симуляция источника тепла посредством абсолютно плоской пластины) играет особо коварную роль именно в случае использования рифлёных ковриков. Воздух является одним из лучших теплоизоляторов, и этот факт означает, что благодаря практически полной "герметичности" воздушных ячеек, образовавшихся при лабораторном измерении R-value между тестовой пластиной и поверхностью коврика, значение R-value коврика в значительной мере определяется именно воздухом, находящимся в этих ячейках. В реальной походной практике, однако, отсутствует гарантия того, что воздух будет "закапсулирован" между спальным мешком и ковриком. Таким образом, от пользователя рифлёного коврика требуется особая осторожность в случае использования этого коврика при температурах, близких к его предельным расчётным температурам.

Только что приведённый пример свидетельствует о необходимости различения абсолютных (безусловных) и относительных (условных) свойств туристического коврика, то есть, о целенаправленном выявлении как тех свойств, которые проявляются всегда и независимо от обстоятельств, так и тех характеристик, которые имеют силу только при наличии какого-либо условия. Как мы видим в приведённом выше примере, за несколькими задекларированными производителем условными (относительными) свойствами рифлёного коврика скрыто одно свойство, которое не задекларировано в явном виде, но является безусловным (абсолютным). Желающим предаться мыслям о цели, с которой производится рифление ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов, мы можем предложить следующую схему размышлений:

Возьмём, к примеру, стандартный вариант так называемого "ижевского коврика", то есть, коврика, имеющего маркировку 2008, и произведённого Ижевским Заводом Пластмасс из листа закрытоячеистого сшитого пенополиэтилена, имеющего плотность 50 кг/м3 и размеры 180х60х0,8 см. Рассчитаем его вес: 1,8 х 0,6 х 0,008 х 50 = 0,432 кг. Предположим, что толщина этого коврика будет увеличена до 2 сантиметров. В этом случае вес коврика составит: 1,8 х 0,6 х 0,02 х 50 (или 0,432 х 20/8) = 1,08 кг. Данный вес, однако, будет соответствовать весу существующих самонадувающихся ковриков, обеспечивающих вдвое бóльшую теплоизоляцию, а также и значительно больший комфорт за счёт как минимум вдвое большей толщины и возможности регулировать мягкость подстилки посредством частичного выпуска воздуха из неё. Как мы видим, фактор "вес" отчётливо работает против "толстых" ковриков из закрытоячеистого пенополиэтилена, что подтверждается почти полным отсутствием подобных ковриков в продаже. Слово "почти" использовано в предыдущем предложении не случайно: мы всё же можем отыскать коврики толщиной 2 см, серийно производимые из закрытоячеистого пенополиэтилена. При ближайшем их рассмотрении, мы обнаруживаем, однако, что они весят не 1 кг, а иногда даже и меньше, чем уже упомянутый ижевский коврик, имеющий толщину всего 8 миллиметров. Вопрос: почему же они весят так мало? Ответ: потому что они рифлёные.

   

Закрытоячеистые и открыто-пористые пеноматериалы
 

Внимание: упоминаемые в этом подразделе типы туристических ковриков будут подробно рассмотрены во второй части данной статьи (часть В, "Обзор различных типов туристических ковриков).

 

Для правильного понимания представленного ниже обзора, читателю необходимо знать разницу между закрытоячеистым и открыто-пористым пеноматериалом, положенную автором в основу классификации тех ковриков, которые изготовлены из вспененных полимеров.

Закрытоячеистые пеноматериалы

 

Закрытоячеистым пеноматериалом является тот, ячейки которого отделены друг от друга (замкнуты), вследствие чего исключён как обмен воздухом (газом) между этими ячейками, так и капиллярное впитывание, то есть, попадание жидкости вовнутрь ячеек; при сдавливании закрытоячеистого пеноматериала воздух (газ), находящийся в ячейках, не выходит наружу.

 

Типичная структура закрытоячеистого пеноматериала

Типичную структуру закрытоячеистого пеноматериала демонстрирует фотография, приведённая слева.

Поскольку пустоты, находящиеся внутри закрытоячеистых пеноматериалов, герметичны, и воздух не может быть вытеснен из них под давлением, оказываемым лежащим на пеноматериале человеком, характерной чертой большинства ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов, является отсутствие у этих ковриков какой-либо герметизирующей оболочки.

 

В связи с этим, необходимо учитывать то обстоятельство, что несмотря на "замкнутость" ячеек в закрытоячеистом пеноматериале, коврики, изготовленные из такого материала, не гарантированы на 100% от проникновения в них влаги: лишённый оболочки закрытоячеистый коврик имеет, как правило, "отшлифованную" поверхность, что означает разрушение ячеек в поверхностном слое этого коврика, и, соответственно, возможность проникновения влаги в разрушенные ячейки пеноматериала. Проникновение влаги вовнутрь закрытоячеистых ковриков, имеющих оболочку или тиснёную поверхность, также возможно вследствие глубокого разрушения оболочки или тиснения.

 

Примеры ковриков из закрытоячеистых пеноматериалов
Коврики из закрытоячеистой пены
(карриматы)

В настоящее время к закрытоячеистым пеноматериалам, используемым при производстве туристических ковриков, относятся вспененные полиэтилен (ПЭ, PE) и этиленвинилацетат (ЭВА, EVA). Коврики из закрытоячеистого поливинилхлорида (ПВХ, PVC), отличавшиеся бóльшим, чем у полиэтиленовых ковриков, весом, утратой гибкости и образованием трещин при низких температурах, а также сравнительно коротким сроком службы вследствие высокой чувствительности к ультрафиолетовому излучению, в данный момент уже не встречаются в европейской продаже туристического снаряжения. Для обозначения ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов, в туристической среде используется специальный термин "карримат" - о его возникновении будет рассказано ниже, в разделе "Коврики из пеноматериалов с закрытыми ячейками" (подраздел "О правильном написании слова "каремат" и о его этимологии").

 

● Открыто-пористые пеноматериалы

 

Типичная структура открыто-пористого пеноматериала

В отличие от закрытоячеистых пеноматериалов, у открыто-пористых пеноматериалов ячейки не изолированы друг от друга, вследствие чего воздух может перемещаться между ними, а сам пеноматериал способен всасывать воздух и впитывать жидкость. Хорошим примером открыто-пористого пеноматериала служит материал, из которого производят губки для посуды (типичную структуру открыто-пористого пеноматериала демонстрирует фотография, приведённая слева). Единственным открыто-пористым пеноматериалом, используемым при производстве туристических ковриков, является вспененный полиуретан (ПУ, PU). Этот материал применяется в качестве наполнителя так называемых "самонадувающихся ковриков".

 

Примеры ковриков из открыто-пористого пеноматериала (самонадувающиеся коврики)
Коврики из открыто-пористой пены
(самонадувающиеся коврики)

Старт производства самонадувающихся ковриков в начале 70-х годов прошлого века представлял собой настоящий технологический прорыв в области туристического снаряжения, а скорость распространения самонадувающихся ковриков в среде туристов была феноменальной. Не случайно, уже в середине 90-х годов прошлого века в одном из американских туристических журналов коврики из закрытоячеистых пеноматериалов характеризовались как "старомодные" ("old-fashioned"). И это несмотря на то, что в 90-е годы прошлого века коврикам из закрытоячеистых пеноматериалов было всего-то около 30 лет от роду. Справедливости ради отметим, что в основном благодаря своей низкой стоимости и нечувствительности к проколам, коврики из закрытоячеистых пеноматериалов находят применение и сегодня - а именно, в качестве одиночных подстилок для тёплого времени года или же как "вторые" коврики, используемые в зимний период в дополнение к основным, более тёплым изоматам.

 

При сдавливании открыто-пористого пеноматериала, находящийся внутри этого материала воздух выходит наружу; при последующем снятии давления с поверхности этого пеноматериала, воздух снова засасывается в его ячейки; в случае, если пеноматериал находится в контакте с какой-либо жидкостью, эта жидкость также будет впитана пеноматериалом. Данная особенность открыто-пористых пеноматериалов делает понятным сам термин "самонадувающиеся коврики" (вызванное расширением ячеек пеноматериала автоматическое увеличение толщины коврика после снятия с него давления), а также объясняет наличие у самонадувающихся ковриков плотной синтетической оболочки: в данном случае оболочка коврика предотвращает всасывание ковриком воды и выдавливание воздуха из пеноматериала за счёт давления, оказываемого телом спящего на коврике человека.

По сравнению с закрытоячеистым пеноматериалом, открыто-пористый пеноматериал в большей степени подвержен повреждениям - для проверки истинности этого утверждения, читатель может сравнить усилия, требующиеся для того, чтобы оторвать кусок от кухонной губки (открыто-пористая пена) и от так называемого "ижевского коврика" (закрытоячеистая пена). Поэтому плотная и достаточно прочная оболочка самонадувающихся ковриков выполняет также и ещё одну функцию: она защищает наполнитель коврика от повреждений. Наличие этой оболочки у самонадувающихся ковриков объясняет следующую кажущуюся парадоксальной ситуацию: открыто-пористый наполнитель самонадувающихся ковриков, исходно имеющий наименьшую износостойкость среди всех пеноматериалов, используемых для производства туристических изоматов, в реальной туристической практике сохраняет свою целостность намного дольше, чем закрытоячеистый пеноматериал, используемый в безоболочных ковриках.

 

Временный ремонт самонадувающегося коврика с помощью тканево-полиэтиленовой клейкой ленты

Физический аспект разницы между закрытоячеистыми и открыто-пористыми пеноматериалами находит своё отражение в практическом аспекте применения ковриков, изготовленных из этих пеноматериалов. Главнейшим практическим преимуществом ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов, является нечувствительность этих ковриков к проколам. Даже будучи проколотым насквозь, коврик из закрытоячеистой пены сохраняет свою толщину, и, таким образом, не изменяет уровень обеспечиваемой им теплоизоляции. Прокол же самонадувающегося коврика, то есть, коврика, наполнитель которого изготовлен из открыто-пористой пены, влечёт за собой практически те же последствия, которыми сопровождается прокол обычного надувного матраса или надувного матраса с пуховым или синтетическим теплоизолирующим наполнителем: в данном случае, для восстановления теплоизолирующей способности коврика требуется ремонт его оболочки посредством специального ремонтного набора или же какого-либо альтернативного (временного) ремонтного средства, например, тканево-полиэтиленовой клейкой ленты (см. фотографию, приведённую слева).

 

Внимание:

Выражения "закрытоячеистый" и "окрыто-пористый" отнюдь не означают, что речь идёт соответственно о материалах, состоящих исключительно из закрытых или открытых ячеек (пор). В пеноматериале, именуемом "закрытоячеистым", всё же может присутствовать небольшое количество открытых ячеек, то есть, ячеек, имеющих "окна" (дырки) в своих стенках; их наличие ухудшает теплоизоляционные свойства пеноматериала. Точно так же, среди ячеек пеноматериала, структура которого классифицируется как "открыто-пористая", могут попадаться полностью замкнутые ячейки. Согласно описаниям внутренних структур пеноматериалов, встречающимся в исследованиях вспененных полимеров,

"...Открыто-пористым считается тот пеноматериал, преобладающее большинство ячеек которого содержит как минимум две поры (два сквозных отверстия в стенках ячейки); помимо этого, большинство "рёбер" (перемычек, находящихся на пересечении стенок ячеек), должны принадлежать как минимум трём ячейкам".

 

Закрепим материал во избежание очень распространённой ошибки:
Какие коврики называются "самонадувающимися"?
 

Самонадувающимися ковриками называются только те коврики, в которых в качестве наполнителя (теплоизолятора) используется открыто-пористая полиуретановая пена. Благодаря своим открытым порам, эта полиуретановая пена способна выпускать из себя воздух при её сжатии и самостоятельно увеличиваться в размерах, всасывая воздух после снятия с неё давления. Чрезвычайно распространённой и поистине абсурдной ошибкой является именование "самонадувающимися" туристических подстилок, в той или иной мере наполняемых воздухом, и имеющих наполнители, не являющиеся открыто-пористой полиуретановой пеной.

 

О целесообразности тонких самонадувающихся ковриков

 

При одинаковой толщине, в связи с бóльшими потерями тепла за счёт наличия более крупных и не изолированных друг от друга ячеек, открыто-пористый пеноматериал, используемый в качестве наполнителя самонадувающихся ковриков, обеспечивает меньшую теплоизоляцию, чем закрытоячеистый пеноматериал, из которого изготовлены традиционные "пенки". В сравнительных исследованиях вспененных термоизоляционных материалов мы находим соотношение

"Значение термического сопротивления открыто-пористых пеноматериалов составляет лишь немногим более половины значения термического сопротивления закрытоячеистых пеноматериалов".

Это обстоятельство вызывает у автора данной статьи сомнения в целесообразности использования тонких самонадувающихся ковриков (толщина менее 3,5 см):

Самонадувающиеся коврики относятся к так называемым "надуваемым" коврикам, то есть, коврикам, толщина которых может варьироваться в зависимости от количества воздуха, находящегося внутри них. Существенным преимуществом надуваемых ковриков, отличающим их от стандартных закрытоячеистых "пенок", является возможность улучшать комфорт сна (то есть, повышать мягкость подстилки) посредством частичного выпуска воздуха из коврика. Данное преимущество, однако, неизбежно означает уменьшение толщины коврика тогда, когда он находится под нагрузкой - то есть, во время сна его пользователя. При наличии у самонадувающегося коврика малой толщины, выпуск воздуха из этого коврика будет

 

существенно ограничивать и без того недостаточную способность этого коврика сглаживать неровности рельефа (малая исходная толщина коврика!),

снижать и без того малое термическое сопротивление этого коврика, то есть, делать и без того достаточно "холодный" коврик ещё более "холодным".

 

Добавляя к этим двум неблагоприятным факторам то обстоятельство, что, по сравнению с закрытоячеистыми пеноматериалами, открыто-пористый пенонаполнитель самонадувающихся ковриков имеет более низкую плотность (читай: более мягкую консистенцию), и помня, что наполнитель самонадувающихся ковриков обеспечивает меньшую теплоизоляцию, чем наполнитель традиционных "пенок", мы вполне можем представить себе ситуацию, в которой при выпуске воздуха из тонкого самонадувающегося коврика обеспечиваемые этим ковриком комфорт и теплоизоляция будут ниже, чем комфорт и теплоизоляция, обеспечиваемые стандартной "пенкой". Ощутить же все преимущества, обеспечиваемые самонадувающимися ковриками в аспекте теплоизоляции и комфорта сна, можно только тогда, когда эти коврики имеют толщину не менее 3,5-4,0 см.

Внимание: термическое сопротивление коврика (R-value) будет рассмотрено ниже, в разделе "Термоизоляция | R-value".

 

Коротко о физическом аспекте происходящего внутри туристических ковриков

 

(Из одного южно-сибирского вело-форума; название магазина удалено)

 

Цель данного раздела - вкратце объяснить смысл технических терминов, используемых в данной статье, а также дать читателю общее представление о взаимосвязи различных физических свойств туристической подстилки на примере ковриков, изготовленных из пеноматериалов. В данный момент этот тип ковриков используется в туризме чаще всего (согласно результатам опроса, проведённого автором среди немецких, австрийских и швейцарских треккеров, коврик из вспененного полимера использовался в качестве основного туристического коврика 80% опрошенных; результаты опроса приведены в самом конце данной статьи).

 

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

 

Поскольку главнейшей функцией туристического коврика является защита спящего от переохлаждения, при изучении "внутренней жизни" этого коврика нас в первую очередь должен интересовать именно термодинамический аспект, то есть, способность коврика передавать тепловую энергию.

Из перечисленных выше четырёх основных параметров туристических ковриков, параметр "степень теплоизоляции" является единственным, который при определённых условиях способен нанести серьёзный ущерб здоровью человека.

Физически перенос тепловой энергии имеет три основных вида: 1) молекулярная теплопроводность, или происходящий в любых телах с неоднородным распределением температур перенос тепловой энергии структурными частицами веществ, из которых состоят эти тела, 2) тепловое (электромагнитное) излучение, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии, 3) конвекция, или явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем как вынужденного, так и самопроизвольного, перемешивания этих жидкостей или газов.

Таким образом, мы можем выделить следующие 4 процесса, определяющие теплопроводящую способность туристического коврика, изготовленного из пеноматериала: 1) перенос тепловой энергии частицами газа (воздуха), находящегося в ячейках материала коврика; 2) перенос тепловой энергии частицами твёрдого вещества (полимера), из которого изготовлен материал коврика; 3) перенос тепловой энергии посредством электромагнитного излучения, испускаемого нагретым материалом коврика; 4) перенос тепловой энергии посредством перемешивания находящегося в коврике газа (воздуха).

В спецификациях теплоизолирующих пеноматериалов, как правило, указывается так называемая "эффективная" или "общая" теплопроводность этих материалов - то есть, характеристика, учитывающая все четыре названных выше процесса. При этом в качестве численной оценки теплоизолирующих свойств материала используется так называемый "коэффициент теплопроводности" (единица измерения в системе СИ: ватт на метр-кельвин, Вт/(м·K)), обозначающий количество теплоты, проходящей за 1 секунду сквозь участок этого материала длиной 1 метр при температурной разнице на концах этого участка, равной 1 кельвину. Чем меньше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше теплоизолирующие свойства этого материала.

Теплопроводность является точно таким же физическим свойством материала, как, например, плотность этого материала или его цвет. Она позволяет производить сравнение различных материалов в аспекте их теплоизолирующей способности, но сама по себе не в состоянии охарактеризовать степень теплоизоляции, достигаемую в конкретном случае использования того или иного материала как изолятора. Так, например, коврик, изготовленный из материала, имеющего большую теплопроводность, может обеспечивать спящему лучшую защиту от холода, чем коврик, изготовленный из материала, обладающего очень низкой теплопроводностью - и причиной этому будет большая толщина этого коврика.

Таким образом, судить о том, насколько хорошей или плохой будет теплоизоляция в конкретном случае, можно только тогда, когда известны как минимум 2 следующие характеристики: теплопроводность материала и его толщина. Параметром, связывающим обе эти характеристики, является так называемое "термическое сопротивление" или R-value (см. ниже).

Теплопроводности обоих закрытоячеистых пеноматериалов, используемых при производстве туристических ковриков (полиэтилен и этиленвинилацетат) практически не отличаются друг от друга - таким образом, при равной толщине полиэтиленовые коврики и ЭВА-коврики обеспечивают одинаковую теплоизоляцию (подробности см. ниже, в разделе "Попытка вывода формулы R-value коврика, теплоизоляционные свойства которого неизвестны"). В связи с большими потерями тепла за счёт низкого содержания твёрдого материала, служащего "барьером", предотвращающим тепловое электромагнитное излучение (о тепловом излучении см. ниже) и конвекции, вызванной наличием более крупных и не изолированных друг от друга ячеек, открыто-пористый пенополиуретан, используемый в так называемых "самонадувающихся" ковриках, обладает худшими теплоизоляционными свойствами, чем закрытоячеистые вспененные полиэтилен и этиленвинилацетат.

 

ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СЛОЯ (R-VALUE)

 

Термическое сопротивление (R-value) отражает способность материала препятствовать переносу тепловой энергии. Именно этот параметр применяется для обозначения теплоизолирующих свойств туристических ковриков; при этом понятие "термическое сопротивление" используется исключительно в одном из нескольких своих значений - а именно, в значении "термическое сопротивление слоя", определяемом как отношение толщины слоя к коэффициенту теплопроводности того материала, из которого этот слой изготовлен. Чем больше значение термического сопротивления материала, тем лучше теплоизолирующие свойства этого материала.

Понятие "термическое сопротивление", используемое в области теплоизоляционных материалов, аналогично понятию "электрическое сопротивление", принятому в электротехнике: точно так же, как электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, термическое сопротивление теплоизолирующего материала прямо пропорционально толщине этого материала; общее (суммарное) термическое сопротивление подстилки, составленной из нескольких положенных друг на друга ковриков, равно сумме термических сопротивлений этих ковриков точно так же, как при последовательном соединении электрических сопротивлений общее сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений её отдельных участков.

 

R-value: традиционно в американской системе мер!

Внимание: оперируя понятием "термическое сопротивление коврика" необходимо учитывать следующее обстоятельство: единицей измерения R-value в системе СИ является квадратный метр-кельвин на ватт, (м²·К/Вт); в области туристических ковриков R-value традиционно измеряется в американской системе мер (United States Customary Units; базирована на британской системе мер и весов), где вместо метра, кельвина и ватта используются фут, градус Фаренгейта и британская термическая единица BTU (ft²·°F·h/Btu). Таким образом, в процессе расчётов, каким-либо образом касающихся R-value, может понадобиться определённый коэффициент перевода используемых единиц из одной системы мер в другую. Этот коэффициент, а также само понятие "термическое сопротивление", будут подробно рассмотрены в следующем разделе данной статьи (см. раздел "Термоизоляция и R-value").

 

ПЛОТНОСТЬ ПЕНОМАТЕРИАЛА

 

Плотность тела - это физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. У пористых тел, к которым относятся пеноматериалы ковриков, различают "истинную" плотность, определяемую без учёта пустот в этих телах, и "удельную" ("кажущуюся") плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Чем выше кажущаяся плотность пеноматериала, тем меньше воздуха в этом пеноматериале. Приводя данные о "плотности", в нижеследующем изложении мы подразумеваем исключительно удельную (кажущуюся) плотность, обозначающую вес единицы объема материала, включая и объем воздушных ячеек (пор), в соответствии с международной системой единиц измерения (СИ) - то есть, в  килограммах на кубический метр (кг/м3). Тогда как плотность пеноматериалов, изготовленных из полимеров, может колебаться от примерно 1,6 кг/м3 до около 960 кг/м3, при производстве туристических ковриков используются преимущественно пеноматериалы, относящиеся к категории "low density" (LD), то есть, материалы низкой плотности (до приблизительно 70 кг/м3), обеспечивающие коврикам хороший компромисс между их весом, износоустойчивостью и термоизоляционными свойствами. Среди всех пеноматериалов, используемых в туристических ковриках, наименьшие плотности (и, соответственно, наибольшее содержание воздуха) имеет пенополиуретан, применяемый в качестве наполнителя так называемых "самонадувающихся" ковриков (о них будет рассказано во второй части данной статьи). Примером могут служить наиболее толстые самонадувающиеся коврики из ультралайт-серии SIM Lite UL, производимой швейцарской фирмой Экспед: их ультралёгкий пенополиуретановый наполнитель имеет плотность всего 12 кг/м3. Плотности вспененных полимеров, используемых сегодня при изготовлении туристических ковриков, распределяются следующим образом:

коврики из закрытоячеистых пеноматериалов (вспененные полиэтилен и этиленвинилацетат): примерно от 25 кг/м3 до 70 кг/м3

коврики из открыто-пористого пенополиуретана (самонадувающиеся коврики): примерно от 12 кг/м3 до 40 кг/м3.

Использование при производстве ковриков полиуретана, обладающего более низкими плотностями, чем у полиэтилена или этиленвинилацетата, обусловлено не только технологией его вспенивания и наличием так называемых "окон" (дырок) в стенках его ячеек (открыто-пористый материал; см. выше в данной статье).

 

Скатывание самонадувающегося коврика в рулон

Наличие открытых пор в полиуретане, используемом в качестве наполнителя самонадувающихся ковриков, позволяет создавать коврики, обладающие в рабочем виде значительной толщиной (до 10 см), но в упакованном виде способные иметь достаточно компактные размеры за счёт возможности "выжимать" воздух из этих ковриков при их упаковке. В случае, когда пеноматериал самонадувающегося коврика находится в сжатом состоянии, наполнение этого пеноматериала воздухом предотвращается закрытием воздушного клапана в воздухонепроницаемой оболочке коврика, что позволяет придать самонадувающемуся коврику минимальные размеры в упакованном виде (на фотографии, приведённой слева: скатывание самонадувающегося коврика в рулон). Чем меньше плотность пены, находящейся внутри самонадувающегося коврика, тем меньшие размеры приобретает коврик в результате его упаковки, и тем меньше усилий тратит пользователь коврика при этой упаковке.

 

При снижении веса самонадувающегося коврика посредством увеличения воздушной составляющей внутри него, проблема низкой механической прочности пеноматериала не будет критической, поскольку пеноматериал этого коврика заключён в плотную оболочку. Эта оболочка не только защищает полиуретановый наполнитель самонадувающегося коврика от непосредственных механических повреждений, вызванных острыми предметами, но также, за счёт своей воздухонепроницаемости, держит наполнитель коврика в более или менее расправленном состоянии, замедляя его постепенный износ посредством сдавливающих (сжимающих) нагрузок. Как мы уже указывали выше, открыто-пористый пенополиуретан, исходно имеющий значительно меньшую износостойкость среди всех пеноматериалов, используемых для производства туристических изоматов, в реальной туристической практике сохраняет свою целостность намного дольше, чем закрытоячеистый пеноматериал, используемый в безоболочных ковриках.

 

Тем не менее, пенополиуретановая начинка самонадувающихся ковриков, имеющая очень низкую плотность, может быть повреждена даже несмотря на наличие у самодувающихся ковриков защитной оболочки. Так, например, она может разорваться в результате регулярного поперечного складывания коврика при его упаковке.

 

Расчёт плотности пеноматериала, используемого в коврике

Максимально точный расчёт плотности материала, из которого изготовлен туристический коврик, возможен только при соблюдении трёх условий: 1) этот коврик не должен иметь никакой оболочки; 2) этот коврик должен иметь по возможности прямоугольную форму (если при вычислении плотности материала коврика мы принимаем форму этого коврика за прямоугольную, несмотря на закруглённые углы или сужения этого коврика в отдельных его частях, по сравнению с реальной плотностью материала результат вычисления будет несколько заниженным); 3) материал коврика должен быть гомогенным - это означает, что данный коврик не может представлять собой комбинацию различных материалов; в случае наличия в коврике более чем одного слоя, все слои коврика должны состоять из одного и того же материала.

Формула для вычисления плотности материала: Плотность = Масса / Объём

Поскольку плотность материала измеряется в килограммах на кубический метр, при её вычислении вес и размеры коврика должны быть переведены соответственно в килограммы и метры. Пример: материал реально существующего коврика, изготовленного из закрытоячеистого этиленвинилацетата торговой марки Evazote EV50 и имеющего вес 520 граммов и размеры 190 х 58 х 0,9 сантиметров, будет иметь плотность 52 кг/м3:

0,52 / (1,9 х 0,58 х 0,009) = 0,52 / 0,009918 = 52 кг/м3

Внимание:

При вычислении объёма коврика возможной ошибкой может быть неправильный перевод его толщины в метры (один миллиметр = 1/1000 метра - см. приведённый выше пример: коврик имеет толщину 9 миллиметров, что соответствует 0,009 метра). Небольшое отклонение полученного в приведённом выше примере результата от значения плотности, указанного в самом наименовании пеноматериала (Evazote EV50 = этиленвинилацетат марки "Evazote", имеющий высокое содержание винилацетата (EV) и плотность 50 кг/м3), в данном случае не является релевантным, поскольку самим производителем Evazote EV50 допускается отклонение его плотности в пределах от 41 кг/м3 до 54 кг/м3. Подробнее о пеноматериале Evazote Вы можете прочитать во второй части этой статьи в разделе "Коврики из этиленвинилацетата (ЭВА, EVA, Evazote)".

 

Роль воздуха в теплоизоляции, обеспечиваемой туристическим ковриком

 

Внутреннее строение вспененного полимера

На долю воздуха приходятся приблизительно 50-55% от общей теплопроводности теплоизоляционных пеноматериалов. Масштабы "вклада", который воздух вносит в термоизоляцию туристического коврика, вполне объяснимы: воздух является одним из лучших теплоизоляторов, и составляет 93-98% от общего объёма пеноматериала коврика (сильно увеличенное изображение "внутренностей" вспененного полимера см. на фотографии, приведённой слева). По сравнению с твёрдыми материалами, из которых могут быть изготовлены наполнители туристических ковриков, он обладает наименьшим коэффициентом теплопроводности (примерно 0,025 Вт/м/К), то есть, наилучшей способностью удерживать тепло.

 

Благодаря этому обстоятельству, несмотря на разнообразие материалов, используемых в различных технологиях производства туристических ковриков, абсолютно все эти технологии используют именно воздух в качестве основного теплоизолирующего элемента. Помимо полимерных материалов, присутствие воздуха в которых подразумевается уже их общепринятым названием ("пеноматериалы"), воздух применяется также и в новейших технологиях производства туристических ковриков (пуховые и микроволоконные коврики): на этот раз используется свойство пуха или микроволокна задерживать (капсулировать) воздух.

Из всех твёрдых материалов, используемых при производстве туристических ковриков, предельным содержанием воздуха (до 99,98 % от общего объёма материала) обладает аэрогель. Большой объём воздуха, закапсулированного в огромном числе ячеек, имеющих наноскопические размеры, сводит почти к нулю все три вида теплопередачи, осуществляемой этим материалом (теплопроводность, конвекцию, тепловое излучение) и является причиной того, что в обиходной речи аэрогель нередко называют "твёрдым воздухом" или "замёрзшим дымом" (о ковриках с наполнителем, частично выполненным из аэрогеля, см. во второй части данной статьи в разделе 6.4: "Коврики с комбинацией пено- и наноматериалов").

Особо обольщаться насчёт блестящих перспектив увеличения доли воздуха в пенонаполнителе туристического коврика, однако, не следует: на каком-то этапе процесса увеличения содержания воздуха в пеноматериале (и соответствующего ему процесса снижения доли твёрдого полимера), происходит критическое снижение механической прочности коврика. Не следует упускать из виду также и тот факт, что воздух, являясь одним из лучших теплоизоляторов, может не только повышать термоизоляционные свойства туристических ковриков, но также и способствовать их снижению: чем больше воздуха находится в пеноматериале изомата, не имеющего воздухонепроницаемой оболочки, тем меньше этот изомат сопротивляется сдавливанию; сильное сдавливание коврика телом спящего на нём человека означает, в свою очередь, снижение толщины коврика, что, в конечном итоге, приводит к снижению термического сопротивления туристического коврика (R-value; см. выше), то есть, к снижению способности коврика обеспечивать термоизоляцию. Говоря простыми словами, вследствие сдавливания коврик становится более "холодным".

 

● Роль твёрдого полимера

 

На долю твёрдого полимера приходятся приблизительно 15-20% от общей теплопроводности теплоизоляционных пеноматериалов. Выполняя функцию своеобразного каркаса, удерживающего воздух, он сам по себе также является теплоизолятором. Распределение твёрдого полимера в пеноматериале выглядит следующим образом: примерно 15% от общего объёма полимера приходится на стенки ячеек пеноматериала, около 85% - на места перемычек (рёбер) между ячейками пеноматериала. Эти перемычки образуются на пересечениях стенок трёх смежных ячеек пеноматериала, и имеют в поперечном сечении форму треугольника.

В свете того, что полимер транспортирует тепло намного лучше, чем воздух, весьма обнадёживающим может представляться тот факт, что роль этого полимера в процессе проводимости тепла ковриком значительно снижена благодаря той малой доле, которую он составляет от общего объёма пеноматериала (всего 2%-7% против 93-98% у воздуха, см. выше). Этот факт, однако, покажется не таким уж благоприятным, если принять во внимание такие параметры, как степень деформации пеноматериала под нагрузкой, а также так называемая "остаточная деформация" пеноматериала после снятия нагрузки - то есть, тривиальное сплющивание материала с течением времени. Особенно актуальной представляется проблема деформации материала в случае закрытоячеистых пеноматериалов: в результате воздействия больших сдавливающих нагрузок происходит разрушение стенок их ячеек, приводящее к увеличению открыто-пористой составляющей в структуре этих материалов, что, в свою очередь, весьма существенно снижает как их механическую прочность, так и обеспечиваемую ими термоизоляцию.

Учитывая, что определённое количество открытых ячеек присутствует и в свежеизготовленном закрытоячеистом пеноматериале (см. выше, в разделе "Закрытоячеистые и открыто-пористые пеноматериалы"), одним из способов уменьшения теплопроводности закрытоячеистых пеноматериалов может быть снижение открыто-пористой составляющей в их структуре, достигаемое общим уменьшением размеров ячеек пеноматериала. Снижение открыто-пористой составляющей в структуре пеноматериала способствует не только снижению общей теплопроводности пеноматериала, но и увеличению механической прочности этого материала, а также улучшению способности этого материала поглощать энергию удара, то есть, проявлять бóльшую упругость при сжатии.

 

При поверхностном рассмотрении вопроса о плотностях пеноматериалов логичным представляется суждение "снижение плотности (веса) пеноматериала достигается за счёт увеличения размеров воздушных ячеек в этом материале". Однако, выявить какую-нибудь зависимость между плотностью закрытоячеистого пеноматериала и размером его ячеек, вряд ли представляется возможным. Ниже мы приводим таблицу, демонстрирующую соотношение диаметра ячеек материала и его плотности на примере данных, опубликованных одним из крупнейших мировых производителей закрытоячеистых пеноматериалов, английской фирмой Zotefoams Plc (производитель марки этиленвинилацетата Evazote, которая в настоящее время используется при производстве туристических ЭВА-ковриков чаще всего).

 

Диаметры ячеек закрытоячеистых пеноматериалов при их различных плотностях

МАТЕРИАЛЫ

ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА

30 кг/м3

45 кг/м3

50 кг/м3

70 кг/м3

Полиэтилен (ПЭ, PE)

0,3-0,6 мм

0,25-0,6 мм

0,6-1,1 мм

0,35-0,9 мм

Этиленвинилацетат (Evazote)

0,3-0,7 мм

0,2-0,6 мм

0,25-0,6 мм

0,4-0,9 мм

Таблица составлена на основе технических листов английской фирмы Zotefoams Plc
(первое значение соответствует минимальному размеру ячеек, второе - максимальному)

 

Как показывает таблица, с увеличением плотности пеноматериалов отчётливого уменьшения размеров их ячеек не наблюдается - таким образом, увеличение плотности пеноматериала происходит за счёт увеличения массы твёрдого полимера в этом материале, то есть, вследствие увеличения толщины "рёбер" (перемычек) на пересечении смежных ячеек пеноматериала и толщины стенок самих ячеек.

 

Роль теплового электромагнитного излучения

 

Согласно лабораторным исследованиям, на долю теплового излучения, то есть, передачи тепла в виде электромагнитных волн, приходятся приблизительно 25-30% от общей теплопроводности теплоизоляционных пеноматериалов. Объём теплового излучения, испускаемого пеноматериалом, зависит в основном от размеров ячеек этого материала и от количества твёрдого полимера в стенках его ячеек и в перемычках между ячейками: уменьшение размеров ячеек означает сокращение площади хорошо излучающих поверхностей в пеноматериале, а утолщение стенок ячеек и стыков между ними - усиление "экранирующего эффекта", препятствующего распространению излучения. Уменьшение размеров ячеек пеноматериала, однако, имеет определённый предел, ниже которого производство этого пеноматериала становится технологически более сложным.

Ещё одной мерой, снижающей тепловое излучение, является введение в теплоизолирующий материал дополнительных элементов, отражающих тепловое излучение; в качестве этих элементов могут выступать частицы (хлопья) металлов или природных минералов, например, алюминия или графита. Данный принцип, общим названием которого является "Radiant Heat Return" (RHR, "возврат теплового излучения"), используется, например, американской фирмой Hyalite Equipment (бывшая Pacific Outdoor Equipment, POE): в замкнутое внутреннее пространство оболочки коврика вводятся частицы алюминия, позволяющие повысить значение R-value этого коврика более чем на 10% без увеличения его веса и объёма. Наиболее выраженный эффект подобный принцип даёт при использовании в оболочках, выполненных из тёмных материалов (чёрный, тёмно-синий и пр.).

За счёт введения частиц металлов или природных минералов в пеноматериал, теплопотери, вызванные тепловым излучением, могут быть снижены примерно на 15-20%. При этом необходимо учитывать, что при определённом содержании этих частиц в пеноматериале, преимущество, обеспечиваемое ими, может быть полностью сведено на нет увеличением теплопроводности твёрдого полимера вследствие добавления к нему именно этих частиц.

Принцип "Radiant Heat Return" может заключаться не только во введении в материал ковриков отдельных "отражающих тепло" частиц, но также и в использовании сплошных металлизированных поверхностей с целью отражения теплового излучения. Примером может служить нанесение дополнительного слоя, изготовленного из алюминизированной полимерной плёнки, на поверхность ковриков, изготовленных из закрытоячеистых пеноматериалов. В последнее время подобная технология используется также и при производстве надувных матрасов - так, например, американская фирма Cascade Designs Ltd (производитель широко известных среди туристов ковриков марки Термарест), использует внутри своих надувных матрасов серии Neo Air иногда даже несколько "отражающих барьеров", изготовленных из металлизированных алюминием тонких нейлоновых плёнок.

 

Роль конвективных процессов

 

Конвекция - то есть, передача тепловой энергии, происходящая как при естественном (возникающем самопроизвольно вследствие неравномерного нагревания), так и при вынужденном (обусловленном действием каких-либо внешних сил) перемешивании вещества - является в газах практически неизбежной. Согласно исследованиям вспененных полимеров, сколько-нибудь значимая конвекция воздуха возникает в этих материалах только тогда, когда диаметр их ячеек превышает 2-4 миллиметра - таким образом, при исследованиях термических процессов, происходящих в закрытоячеистых пеноматериалах, конвекцией чаще всего пренебрегают (данные о величине ячеек закрытоячеистых пеноматериалов см. в приведённой выше таблице). Вклад конвекции в общую передачу тепла, однако, будет ощутимым в открыто-пористом полиуретане, используемом в "ультралёгких" самонадувающихся ковриках.

Интенсивность конвекции воздуха внутри коврика повышается при увеличении объёма, который внутри коврика занимает воздух, находящийся в свободном состоянии - таким образом, по сравнению с ковриками, изготовленными из пеноматериалов, то есть, материалов, в которых воздух заключён в обладающие очень малыми размерами "капсулы", стандартные надувные матрасы, то есть, туристические подстилки, наполнителем которых является только воздух, обладают намного более выраженной конвекцией, и, соответственно, значительно меньшей теплоизоляцией. Учитывая, что даже во сне человек совершает какие-то движения, мы можем придти к выводу, что перемешивание воздуха внутри надувного матраса носит не только естественный, но частично также и вынужденный характер (надавливание на матрас, вызывающее перемещения воздуха).

 

Внутреннее строение туристических надувных матрасов серии Therm-a-Rest NeoAir

С целью значительного снижения интенсивности конвективных потоков внутри надувных матрасов, в настоящее время используется принцип, аналогичный принципу, используемому в ковриках, изготовляемых из вспененных полимеров - а именно, дробление внутреннего объёма надувных матрасов на большое количество ячеек путём создания внутренних перегородок из текстиля (см. фотографию, приведённую слева). Как мы увидим в разделе "Надувные матрасы серии Therm-a-Rest NeoAir" (см. во второй части данной статьи), создание множества "кармашков" (ячеек) внутри надувного матраса значительно повышает термоизоляцию, обеспечиваемую этим матрасом.

 

Взаимосвязь описанных выше физических процессов и явлений

 

Цель, которую производитель туристического коврика ставит перед собой, заключается в создании конструкции, характеризуемой как минимум тремя признаками: малым весом, большой износостойкостью, и хорошими теплоизоляционными свойствами. При рассмотрении взаимосвязи различных свойств теплоизолирующего пеноматериала, мы неизбежно приходим к выводу о том, что все эти три признака являются некоей функцией от плотности пеноматериала.

Зависимость веса пеноматериала от его плотности является вполне очевидной на основании самого определения понятия "плотность". Очевидной является также и зависимость механической прочности пеноматериала от его плотности: как мы видели выше, снижение плотности пеноматериала заключается в уменьшении толщины стенок ячеек и перемычек между ячейками, что приводит к потере прочности на разрыв, раздир, и по отношению к растягивающим и сжимающим нагрузкам. Этот факт объясняет, например, упомянутое выше обстоятельство, что плотность пенополиуретана, служащего наполнителем самонадувающихся ковриков, в целом меньше плотности закрытоячеистых вспененных полиэтилена и этиленвинилацетата, используемых при производстве туристических ковриков: в отличие от ковриков, изготовленных из других пеноматериалов, самонадувающиеся коврики всегда имеют оболочку, защищающую их наполнитель от повреждений.

Несколько более сложная зависимость наблюдается между плотностью пеноматериала и его теплоизолирующими свойствами. В аспекте повышения теплоизолирующих свойств пеноматериала, идеальной представляется ситуация, когда при изменении плотности пеноматериала, влекущем за собой улучшение его теплоизоляционных свойств, остальные физические параметры этого материала будут оставаться постоянными или же - в случае своего изменения - также будут способствовать улучшению теплоизоляции. Такая ситуация, однако, не представляется реальной.

Пеноматериал с более низкой плотностью имеет большее количество заполненных воздухом ячеек и меньший объём твердого вещества (полимера), то есть, малую толщину стенок ячеек и перемычек между ячейками. В теплоизоляционном аспекте данный факт носит позитивный характер, поскольку благодаря ему в общей теплопроводности материала увеличена роль воздуха как хорошего теплоизолятора и одновременно снижена роль именно того элемента, который обладает значительно большей теплопроводностью, чем воздух. С другой стороны, малая толщина стенок ячеек и перемычек между ячейками означает не только меньшую механическую прочность пеноматериала, но и отсутствие хороших "барьеров", способных препятствовать тепловому электромагнитному излучению, испускаемому пеноматериалом. Если при этом диаметр ячеек будет составлять несколько миллиметров, возрастут также и теплопотери за счёт конвекции, то есть, перемешивания воздуха внутри ячеек. Данная ситуация (низкая плотность пеноматериала и крупные размеры его ячеек) характерна исключительно для открыто-пористого пенополиуретана, используемого в качестве наполнителя ультралёгких самонадувающихся ковриков - однако, недостаток теплоизоляции и прочности компенсируется у этих ковриков их толщиной и наличием прочной оболочки.

Увеличение плотности пеноматериала означает увеличение толщины стенок ячеек и перемычек между ячейками, и, соответственно, уменьшение числа воздушных ячеек в пеноматериале. Таким образом, в этом пеноматериале будет снижена роль такого хорошего изолятора, как воздух, и одновременно увеличен объём теплового потока, проходящего через твёрдый полимер, то есть, ту составную часть пеноматериала, которая обладает как минимум в несколько раз большей теплопроводностью, чем воздух. С другой стороны, увеличение толщины стенок ячеек и перемычек между ячейками уменьшает тот вклад, который вносит тепловое электромагнитное излучение в общую теплопроводность этого материала.

 

На основании вышесказанного напрашивается вывод о том, что наилучшие теплоизолирующие свойства пеноматериал приобретает только при каком-то определённом значении его плотности; любое отклонение плотности пеноматериала от этого значения - как в ту, так и в другую сторону - будет увеличивать эффективную (общую) теплопроводность пеноматериала и, тем самым, ухудшать теплоизолирующие свойства пеноматериала.

 
 
 

ВАЖНЕЙШИЕ ПАРАМЕТРЫ ТУРИСТИЧЕСКИХ КОВРИКОВ

К началу статьи

 
   
   

ТЕРМОИЗОЛЯЦИЯ | R-VALUE

 
   

Коротко о главной функции туристического коврика
 
   

Из какого бы материала не состоял наполнитель спального мешка, и каким бы тёплым он не был, этот наполнитель спрессовывается под весом спящего, вследствие чего теплопотери в направлении почвы будут очень велики (по разным источникам, вплоть до 50% от общего объёма теплопотерь спящего, в зависимости от положения его тела) и при определённых температурных условиях нижняя часть спального мешка практически перестанет защищать спящего от переохлаждения. В этом аспекте неслучайными представляются как минимум следующие две тенденции:

выпуск уже в 70-х годах прошлого века комбинаций "спальный мешок + изомат" (то есть, спальных мешков, нижняя часть которых отсутствовала, а вместо неё был вшит коврик),

производство ориентированных в первую очередь на так называемых "легкоходов" спальных мешков, не имеющих нижней части, но способных тем или иным способом быть соединёнными с ковриками - то есть, производство "квилтов" (quilts) и "топ бэгов" (top bags).

 
   

Физически теплоизолирующая функция туристического коврика заключается в сдерживании теплообмена между телом лежащего на нём человека и поверхностью, на которую он положен. Выражаясь простыми словами, эта функция представляет собой не что иное, как сохранение тепла, излучаемого человеком, внутри спального мешка. Коврик, не обеспечивающий достаточную теплоизоляцию, в определённой ситуации может быть причиной того, что его пользователь ощущает холод не только снизу, но также и сверху и/или сбоку, даже несмотря на наличие соответствующего условиям спального мешка. Для полноценного теплового комфорта сна требуется определённое согласование характеристик коврика и спального мешка, поскольку в конечном итоге этот комфорт в значительной мере зависит от способности спального мешка удерживать то тепло, отток которого предотвратил коврик.

Коврик и спальный мешок являют собой минимальную (базовую) спальную систему, характеризуемую следующими свойствами: никакая попытка компенсировать несоответствие температурным условиям одного элемента этой "минимальной спальной системы" с помощью более "теплого" (то есть, также не соответствующего температурным условиям) второго её элемента, не обеспечит оптимальный вес этой системы и полный тепловой комфорт сна; только при одновременном соответствии коврика и спального мешка температурным условиям может быть обеспечено одновременное сочетание комфортного в тепловом отношении сна с возможностью приблизить суммарный вес этой "базовой спальной системы" к оптимальному.

Не следует забывать, что на тепловом комфорте спящего человека сказываются не только свойства, которыми обладают его одежда, коврик и спальный мешок, но и, как минимум, следующие дополнительные факторы:


конституция спящего человека,
степень его усталости перед сном,
калорийность, температура, и количество принимаемой им перед сном пищи и жидкости,
влажность, интенсивность циркуляции, и изменение температуры воздуха ночью,
положение тела человека во сне,
состояние поверхности почвы под ковриком.


Худощавый человек мёрзнет быстрее человека упитанного; то же самое можно сказать про человека уставшего или голодного при их сравнении с полными сил или хорошо поевшими людьми. При положении спящего на спине наблюдается бóльшая потеря тепла, чем при положении его на боку. Находясь под ковриком, определённый тип снега или растительного покрова может играть роль дополнительного, и, при этом, весьма эффективного, теплоизоляционного слоя.

 
   

Перечисленные выше факторы, сказывающиеся на тепловом комфорте спящего человека, вполне могут служить объяснением часто встречающихся в интернете "недоразумений", когда один из пользователей какого-то туристического форума сообщает, что "спал на коврике очень комфортно при такой-то температуре", а другой возражает, что его "колотило от холода на таком же коврике и при такой же температуре". Приведём и ещё одно возможное объяснение упомянутых выше "недоразумений", суть которого можно коротко выразить так: "спали на одинаковых ковриках при одной и той же температуре, да только в разных местах и/или в разное время года":

 
   

"Мы говорим термоизоляция, подразумеваем - температура". Какая это температура?
 
   

Ниже в этом разделе мы рассмотрим понятие "R-value" (термическое сопротивление), которое используется производителями туристических ковриков с целью дать потребителю возможность определить, насколько эти коврики соответствуют температурным условиям, в которых они будут использоваться. Как мы увидим, в процессе определения термического сопротивления ковриков симулируется реальная ситуация использования этих ковриков: тестируемый образец коврика располагается между двумя пластинами, одна из которых охлаждена (симуляция поверхности почвы), а вторая - нагрета (симуляция источника тепла, то есть, тела человека). Мы также увидим, что некоторые производители переводят значения термического сопротивления коврика в температуры. Исходя из физического смысла теплоизолирующей функции коврика (см. выше) и из принципа, используемого при лабораторном определении его термического сопротивления, мы неизбежно приходим к выводу о том, что выражение "температура использования коврика" означает температуру той поверхности, на которую положен коврик. Эту температуру мы можем условно назвать "температурой поверхности почвы", при этом подразумевая, что в роли "почвы" способна выступать не только земля, но также и камень, песок, трава, корни деревьев, снег или лёд.

Тот факт, что не только температура поверхности почвы, но и температура под этой поверхностью, могут принимать отрицательные значения, не подлежит сомнению - не случайно в области строительства существует понятие "глубина промерзания грунта", практически повсеместно обусловливающее закладку фундаментов зданий ниже того уровня, в пределах которого эти фундаменты могут быть разрушены вследствие так называемого "морозного пучения грунта". Учитывая тематику данной статьи, интересным был бы вопрос о соотношении температуры поверхности почвы и температуры воздуха. Подробное рассмотрение этого вопроса вышло бы за рамки данной статьи, поэтому мы ограничимся всего лишь одним примером, в котором прибегнем к помощи физических приборов, осуществляющих надёжную индикацию исследуемых нами процессов. В нашем примере в роли этих приборов выступят датчики одной автономной метеостанции, расположенной в горном массиве Karwendel (Тирольские Альпы, Австрия) на высоте 1920 метров.

 
 

Считываемые этими датчиками параметры передаются автоматически через мобильную телефонную сеть на сайт Тирольской Службы Лавинного Предупреждения (Lawinenwarndienst Tirol, Австрия), где они сводятся в единую диаграмму. Фрагмент данной диаграммы (см. справа) передаёт изменения следующих 3 параметров в течение 2 суток (с 26 по 28 апреля):

Lufttemperatur: температура воздуха (красная линия)
Taupunkt: точка росы (синяя линия)
Oberflächentemperatur: температура поверхности почвы (чёрная линия); измерение температуры производится бесконтактным методом с помощью пирометра (датчика инфракрасного излучения)

Диаграмма изменения температуры воздуха, точки росы и температуры почвы в течение 2 дней; конец апреля, Австрийские Альпы, высота 1900 м.
Данные: Lawinenwarndienst Tirol

 
   

Турист, пользующийся подобными диаграммами при подготовке своих походов, наверняка в первую очередь обратит своё внимание на достаточно большое удаление линии температуры воздуха (красная линия) от линии точки росы (синяя линия), и, скорее всего, выскажет предположение о том, что в окрестностях метеостанции в первую ночь (с 26.04 на 27.04) относительная влажность воздуха не превышала 65-70%, а во вторую ночь (с 27.04 на 28.04) она составила примерно 45-55%, и что в таких условиях "даже при слабой вентиляции палатки и отсутствии "проветривающего эффекта", оказываемого ветром, водяной конденсат скорее всего вообще не оседал на стенках палатки". Расчёт вероятности оседания конденсата, несомненно, является достаточно интересным инструментом при подготовке похода, однако, в данный момент нас интересует иная деталь, распознаваемая на диаграмме: в момент создания скриншота этой диаграммы (28 апреля, 7 часов 50 минут) разница между температурой воздуха и температурой поверхности почвы составляла ровно 21 градус (см. данные, приведённые под диаграммой); максимальная разница между температурой воздуха и температурой поверхности почвы приходилась на середину предыдущего дня (27.04) и составляла уже порядка 30 градусов. Обеспечение теплового комфорта в течение как минимум нескольких часов в середине дня вряд ли можно назвать основной функцией туристического коврика, однако, на диаграмме мы отчётливо видим, что температуры воздуха и поверхности почвы отличались также и в ночное время: в первую ночь температура воздуха превышала температуру поверхности почвы примерно на 6-7 градусов, а во вторую - уже приблизительно на 14 градусов (в эту ночь температура поверхности почвы доходила до примерно минус 4 градусов, а температура воздуха - до около плюс 10 градусов). Не исключая, что данный текст может читать человек, уже знающий, что такое термическое сопротивление туристических ковриков, и при "температурной оценке" этих ковриков оперирующий исключительно параметром R-value, автор данной статьи доставит себе удовольствие сообщить, что при ориентации только на температуру воздуха и желании обеспечить комфортный в тепловом отношении сон, во вторую ночь достаточно было бы использовать коврик с R-value, равным 0,9, а при учёте температуры поверхности почвы в эту же ночь потребовался бы коврик с R-value не ниже 3,0. Читатель же, ещё не знакомый с параметром R-value, вряд ли будет иметь повод для беспокойства, поскольку даже без знаний терминологии он наверняка уже заметил, что 14 градусов - это не просто разница между отрицательной и положительной температурами, но и очень даже ощутимая разница.

Температура поверхности почвы может быть как ниже, так и выше температуры окружающего воздуха; её соотношение с температурой воздуха зависит от множества факторов, имеющих как метеорологический, так и геологический характер. Существенное значение при этом имеют физические свойства и актуальное состояние того материала, из которого образована сама почва (земля, камень, песок, трава, лёд, наличие или отсутствие снега и пр.). Важную роль играет также и время года - в этом смысле приведённый выше пример (см. диаграмму) не случаен, он служит не только поводом для того, чтобы обратить внимание читателя на ненадёжность использования температур воздуха в качестве ориентира при выборе коврика, но также и напоминанием об особом статусе, которым в рассматриваемой проблематике обладает весенний период. Наблюдаемая в этом примере существенная разница температур воздуха и поверхности почвы была следствием большой длительности холодного периода в начале весны, следующего за этим периодом резкого и значительного подъема температур, а также ярко выраженной способности снега отражать солнечное излучение.

 
   

Внимание: "температурная ловушка"

Среди характеристик, указываемых в технических листах теплоизолирующих пеноматериалов, присутствует так называемый "интервал рабочих температур", то есть, данные о тех температурах, при которых в процессе эксплуатации пеноматериала не будут происходить нарушения его прочностных и других технологических свойств (размягчение, деформация, растрескивание, оплавление и пр). Вдумчивый покупатель, обнаруживший в описании туристического коврика такую фразу, как "Температурный диапазон эксплуатации от минус 70о до плюс 70о С", скорее всего, сообразит, что речь идёт не о рекомендуемых температурах эксплуатации коврика, а о свойствах материала, из которого он изготовлен.

Температурная ловушка: указание в технических данных коврика температурного диапазона эксплуатации материала, из которого изготовлен этот коврик

Ещё бы - ведь найти на Земном шаре подходящее место для похода при крайних значениях названного выше температурного диапазона, было бы весьма трудно, да и поход этот, по всей вероятности, проводился бы под лозунгом "Узнаем, есть ли жизнь на том свете". Наблюдения за интернетными форумами свидетельствуют, однако, о том, что среди покупателей туристических ковриков присутствуют и те, кто даже и не подозревает, насколько широкими являются интервалы рабочих температур современных пеноматериалов, а также не задаётся вопросом, насколько уместным будет упоминание интервала рабочих температур пеноматериала в технических характеристиках туристического коврика.

 
   

О неметрических попугаях, или что такое R-value туристического коврика
 
   

(Из одного туристического интернет-форума; названия магазина и ковриков удалены)

 
   

Степень сдерживания ковриком теплообмена между телом спящего и поверхностью, на которую положен коврик, может быть выражена численно. Показатель R-value (термическое сопротивление), изначально использовавшийся в области строительства для отражения степени сопротивления изоляционных материалов оттоку тепла, применяется и при определении термоизоляционных свойств туристических ковриков.

 
   

Измерение R-value туристического коврика в попугаях

Общим правилом, касающимся взаимозависимости численного значения R-value, теплоизоляционных свойств и толщины коврика, является следующее: чем выше численное значение R-value коврика, тем более "тёплым" является этот коврик; чем сильнее надут коврик, тем выше показатель его R-value. В технических характеристиках ковриков, толщина которых, в зависимости от условий их использования, может варьироваться подкачиванием или выпуском воздуха, показатель термического сопротивления всегда соответствует полной толщине ковриков, то есть их максимальному наполнению воздухом.

 
   

В применении к туристическим коврикам R-value было впервые использовано в США и выражалось в американской системе мер (United States Customary Units), в связи с чем в дальнейшем, для удобства сравнения теплоизоляционных свойств ковриков, изготовленных в разных странах, этот показатель стал выражаться в американской системе мер также и в других странах (перевод R-value из американской системы мер в международную систему единиц измерения (СИ) осуществляется умножением соответствующего значения на 0,1761). В некоторых странах (например, в Великобритании), для обозначения термического сопротивления туристических ковриков используется показатель Tog-value (Tog), заимствованный из текстильной промышленности, где он традиционно выражает в численной форме тот "согревающий эффект", который обеспечивается пуховыми одеялами и одеждой с пуховым утеплителем. Широко известным примером туристических ковриков, теплоизоляционные свойства которых обозначаются этим показателем, являются коврики марки "Мультимат" (Multimat), выпускаемые английской фирмой Beacons Products. Перевод Tog-value в R-value осуществляется по формуле R-value = Tog/1,76 (то есть, коврик с термическим сопротивлением 9,0 Tog будет иметь R-value, равный примерно 5,1).

 
   

ВНИМАНИЕ:

Тому читателю, который попал на эту страницу не в поисках "теории", а всего лишь желая узнать, каким R-value обладает его туристический коврик, следует нажать на картинку, данную справа. Таким образом, этот читатель перейдёт прямо к формулам, выведенным автором данной статьи для самостоятельного приблизительного расчёта R-value коврика, изготовленного из пеноматериала, в следующих двух случаях: когда указанное в технических характеристиках коврика значение R-value вызывает сомнения, и когда в технических характеристиках коврика полностью отсутствует какой-либо параметр, характеризующий его теплоизолирующую способность.

Перейти к разделу "Попытка вывода формулы R-value коврика, теплоизоляционные свойства которого неизвестны"

 
   

Методы определения R-value туристических ковриков
 
   

В общих чертах стандартный метод определения R-value какого-либо термоизолирующего материала выглядит следующим образом: тестируемый образец зажат между двумя расположенными параллельно друг другу латунными пластинами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры (одна пластина нагрета, а другая охлаждена). За счёт подвода тепла к нагретой пластине, и, как следствие, постепенного прогрева тестируемого образца, на каком-то этапе весь этот образец будет иметь одинаковую температуру, после чего производится расчёт R-value, основанный на применении закона теплопроводности Фурье к ряду показателей (размеры тестируемого образца, разница в температурах латунных пластин и количество тепловой энергии, потраченной на нагрев "тёплой" пластины).

Определение R-value туристических ковриков осуществляется в лабораторных условиях с помощью специального оборудования, предназначенного для вычисления термического сопротивления различных термоизолирующих материалов. Открытым вопросом, однако, остаётся вопрос о том, применяются ли инструментальные методы определения R-value абсолютно всеми производителями туристических ковриков. Зная, что величина R-value находится в линейной зависимости от толщины материала (образец, толщина которого вдвое превышает толщину другого образца, изготовленного из аналогичного материала, будет иметь в два раза больший R-value), вполне можно придти к выводу, что для того, чтобы определить R-value коврика, совсем не обязательно оплачивать тест в лаборатории, а достаточно всего лишь узнать, кто ещё производит коврики из того же материала и при этом определяет R-value этих ковриков лабораторно. Подобный путь, однако, будет ложным, поскольку в данном случае упускается из виду тот факт, что помимо названия (типа) материала, очень большую роль играет и его качество - так, например, открыто-пористый пеноуретан, используемый в качестве наполнителя самонадувающихся ковриков, может иметь различную плотность, твёрдость и удельный вес; пропорция смешиваемых при его производстве веществ или концентрация газа при его вспенивании также может быть различной, как могут быть различными толщина оболочки коврика и материалы, из которых изготовлена эта оболочка.

При определении R-value туристических ковриков, описанный выше стандартный метод вычисления R-value может быть несколько видоизменён. В случае вычисления R-value туристического коврика, толщина которого может быть отрегулирована (надувной матрас, самонадувающийся, пуховый или микроволоконный коврик), тестируемый образец коврика надут до отказа. Самый известный производитель так называемых "самонадувающихся" туристических ковриков, американская фирма Cascade Designs, выводит значения R-value своих ковриков на основе сравнения результатов, полученных в ходе 2 различных и самостоятельно проведённых тестов, стандартизованных Американским Обществом Тестирования и Материалов (American Society for Testing and Materials, ASTM). В первом тесте использован вышеописанный стандартный метод (стандарт ASTM C177), при котором нагретая пластина имеет температуру около 33оС (симуляция температуры кожного покрова человека), а температура холодной пластины варьируется в пределах 0-7оС (симуляция температуры поверхности почвы). Стандартом ASTM C177 не специфицировано направление теплового потока (вниз, вверх или горизонтально). В своих лабораторных исследованиях фирма Cascade Designs, однако, выявила, что при направлении теплового потока вниз (горизонтальное расположение пластин, при котором нагретая пластина находится сверху) R-value тестируемого коврика незначительно выше того R-value, который этот же коврик имеет при направлении теплового потока вверх, то есть, при расположении нагретой пластины снизу (прирост R-value колеблется в пределах 1-5% в зависимости от толщины коврика). Несмотря на тот факт, что ориентация теплового потока сверху вниз соответствует реальной ситуации, в которой используются туристические коврики, фирма Cascade Designs, стараясь избежать "завышенных результатов", располагает в тесте нагретую пластину снизу. Во втором тесте (стандарт ASTM C518) верхняя поверхность тестируемого образца находится в контакте только с имеющим постоянную температуру воздухом, а нижняя - с нагреваемой пластиной. Стандарты, специально разработанные для определения термического сопротивления ковриков, не существуют - таким образом, оба используемых фирмой Cascade Designs теста (стандарта) являются "общими" методами, применяемыми в США с целью определения термического сопротивления материалов, называемых "термическими изоляторами". Производители туристических ковриков, находящиеся в других странах, также используют определённые "местные" стандарты - так, например, с целью  определить R-value производимых ими ковриков, швейцарские фирмы Экспед (Exped) и Маммут (Mammut) отправляют свою продукцию независимой организации - швейцарскому Федеральному Ведомству Тестирования и Исследования Материалов (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, сокращённо EMPA). Уже упомянутый выше известный английский производитель туристических ковриков "Мультимат" (Multimat), фирма Beacons Products, использует при определении термического сопротивления своих ковриков стандарт с более конкретным указанием типа тестируемого материала - а именно, "Стандарт определения термического сопротивления текстильных материалов" (стандарт BS 4745: Method for determination of thermal resistance of textiles). И это не должно удивлять - ведь используемый этой фирмой для обозначения теплоизолирующей способности производимых ею ковриков показатель Tog-value традиционно применяется для численного выражения теплоизоляционных свойств пуховых одеял и одежды с пуховым утеплителем (см. выше в этом разделе).

 
   

Первые выводы о понятии "R-value туристического коврика"

Значение R-value коврика в реальных походных условиях никогда не будет достигать того значения R-value, которое заявлено в его технических характеристиках, как минимум потому, что "официальное" вычисление R-value коврика производится аппаратурным методом без учёта изменения температуры, влажности и циркуляции воздуха, старения материала и его сдавливания телом пользователя.

Сравнение R-value различных ковриков является надёжным только в том случае, когда сравниваются коврики одного и того же производителя.

● Отсутствие повсеместной и единой стандартизации метода определения R-value туристических ковриков представляется весьма странным, особенно в свете того "отягчающего" обстоятельства, что тепловые ощущения человека, использующего коврик, зависят не только от свойств этого коврика, но также и от некоторых других факторов - как минимум от самого пользователя коврика (например, его конституции и питания) и от метеорологических условий (например, интенсивности циркуляции воздуха и его влажности). Странным представляется и тот факт, что туристические коврики и спальные мешки являются неотъемлемыми составляющими частями так называемой "спальной системы" ("sleeping system", то есть, совокупности всех элементов, способных обеспечивать тепловой комфорт сна: спальный мешок, коврик, одежда, носки, палатка, бивакзак, вкладыш в спальный мешок и пр.), однако, в отличие от ковриков, по крайней мере европейские спальные мешки уже достаточно давно поддаются сравнению друг с другом на основании чётко дефинированной, универсальной, и применяемой повсеместно в Европе единой схемы тестирования теплоизолирующих свойств этих спальных мешков (о ней можно прочитать в другом материале данного раздела сайта; см. тему "Спальные мешки").

Отсутствие повсеместно принятого единого стандартизированного метода тестирования туристических ковриков, использование в маркировке их термоизолирующих свойств параметров "R-value" и "Tog-value", имеющих отношение к разным типам материалов (строительные термоизолирующие материалы и текстиль), а также выражение термического сопротивления ковриков в различных единицах измерения (пример: три коврика, имеющие, согласно их техническим характеристикам, три различных термических сопротивления (5,0 / 0,88 / 8,8), могут в действительности иметь абсолютно идентичное термическое сопротивление, если учесть, что первое из названных числовых значений выражено в американской системе мер, второе - в метрической системе мер, а третье - в единицах Tog, принятых в английской текстильной промышленности) - всё это ставит пользователя в столь затруднительное положение, как если бы он обнаружили на карабине надпись "выдерживает срывы на скалах Саксонской Швейцарии", а на спальном мешке - "годен для ночёвок в Национальном Парке Йосемити". Современные карабины и спальные мешки уже вплотную подошли к единой и повсеместной стандартизации, которая в конечном итоге позволит их маркировке достаточно точно отражать предельные условия их применения любым пользователем. В этом аспекте характерным симптомом можно считать, например, использование в технических характеристиках спальных мешков, выпускаемых некоторыми американскими производителями, "температурных зон", определяемых европейской нормой EN 13537, распространяющейся уже на более чем три десятка стран. Точно так же, как свойства карабинов и спальных мешков, свойства туристических ковриков соотнесены со вполне определёнными материалами, и поэтому трудно понять причину отсутствия повсеместно принятого стандартного метода определения теплоизоляционных характеристик туристических ковриков, аналогичного, например, стандартному методу определения нескольких температурных параметров спальных мешков (T comfort, T limit, T extreme).

 
   

Перевод значений R-value в температурные значения
 
   

Использование R-value в качестве единственного параметра, характеризующего теплоизоляционные свойства коврика, воскрешает в памяти один широко известный анекдот - который, после его незначительной перефразировки, звучит следующим образом:

 
   

Один турист другому (рассматривая его коврик):
Вася, теплоизоляция??!!
Три и восемь!!!
Что три и восемь???
А что теплоизоляция???

 
   

Понятно, что значение показателя R-value само по себе не даёт непосвящённому абсолютно никакой информации о том, насколько "тёплым" является коврик, а посему производители туристических ковриков иногда переводят этот показатель в предельно низкую температуру поверхности почвы, при которой пользователь коврика, спящий в соответствующих температурным условиям спальном мешке и белье, не будет испытывать холода. При рассмотрении термического сопротивления (R) в его научном понимании, однако, неизбежно возникает вопрос о том, будет ли перевод этого параметра в температуру адекватным с точки зрения физики. Неизбежным будет также и предположение о том, что в случае туристических ковриков этот перевод мог бы быть адекватным только при наличии предварительного теста, проведённого в самых различных условиях на большом количестве пробантов - тем не менее, отчётливого и повсеместного подтверждения этому предположению мы не находим. Симптоматичным является также и то обстоятельство, что в последнее время преобладающее большинство не только производителей, но также и продавцов туристических ковриков, постепенно отказывается от перевода R-value в температурные значения. Так, касаясь соотношения R-value и температур, уже упомянутая американская фирма Cascade Designs в настоящее время ограничивается только упоминанием того факта, что минимальное значение R-value того коврика, который используется 4-сезонно (читай: круглогодично), должно быть не ниже 3,5-3,8, а также даёт совет использовать в зимнее время комбинацию, составленную из двух ковриков – данный совет, естественно, можно рассматривать не только как решение, способствующее увеличению теплового комфорта и созданию "нижнего паробарьера", но также и как элемент маркетинга.

 
   

Как бы то ни было, некоторые производители до сих пор приводят данные о предельных температурных значениях, соответствующих R-value выпускаемых ими ковриков, и посему обойти вниманием эту тему мы не можем. В таблице, данной справа, приведены несколько примеров из информационных материалов, публикуемых швейцарской фирмой Exped, и демонстрирующих соответствие некоторых значений R-value (R) максимально низким температурам (Т), при которых сон на коврике не будет потревожен ощущением холода. Добавим, однако, ещё несколько соображений, касающихся подобных таблиц и самого R-value:

Таблица перевода R-value туристических ковриков в температуры почвы

 
   

С одной стороны, существование таблиц перевода R-value в соответствующие температурные значения можно было бы признать целесообразным, особенно в тех случаях, когда производитель основывается на тестах, проведённых им в тех условиях, для которых предназначены выпускаемые им коврики - этот производитель пытается дать некий ориентир, позволяющий пользователю сравнивать различные модели ковриков между собой с целью избежать неожиданных "сюрпризов" в условиях похода, то есть, в тех условиях, когда дополнительных средств утепления может не оказаться под рукой.

С другой стороны, вряд ли можно допустить существование универсальной, то есть, распространяющейся на абсолютно все случаи, таблицы, которая позволяла бы согласовать определённое значение R-value с одним-единственным температурным значением. Уже в те времена, когда показатель R-value использовался исключительно в строительной сфере, объективность этого показателя ставилась под вопрос, поскольку реальные теплопотери не могут быть охарактеризованы только одним-единственным параметром материала, используемого в качестве изолятора, а являются следствием взаимодействия целого ряда факторов; сомнения вызывала также и достоверность сравнения изоляционных свойств различных материалов только на основе этого показателя, поскольку при определённых условиях R-value одного изоляционного материала (например, волоконного) могло начать стремиться к нулю, тогда как в этих же условиях теплоизоляционные свойства другого материала (например, твёрдого) могли изменяться незначительно или даже оставаться неизменными. Мало того, в области разработки и производства теплоизоляционных материалов достоверными признаны снижение значения R-value этих материалов при повышении температуры и с течением времени, а также зависимость скорости этого снижения от типа использованного изоляционного материала.

Учитывая эти обстоятельства, некоторые производители туристических ковриков публикуют несколько упрощённые данные, облегчающие ориентацию пользователей туристических ковриков в технических данных этих ковриков. Так, например, иногда указывается примерное соответствие некоторых значений R-value определённым временам года (пример см. на следующей картинке).

 

 

 

Соответствие некоторых значений R-value туристических ковриков определённым временам года

 
   

Следует учитывать, однако, что при упрощённом представлении теплоизоляционной способности туристического коврика с помощью "привязывания" его R-value к определённому времени года, чаще всего вообще не учитываются такие факторы как географическое местоположение этого коврика, высота, на которой он находится, и характер грунта под ним. В круглогодично холодных регионах Земли, высоко в горах, и, особенно, на поверхности ледников, даже в летнее время целесообразным будет использование ковриков, имеющих "более зимние" R-value.

Данное обстоятельство, похоже, учитывает уже упомянутая швейцарская фирма Exped, в своих информационных материалах регулярно использующая данные, указанные в приведённой выше таблице перевода R-value в соответствующие температурные значения. К комплектам выпускаемых ею ковриков эта фирма прилагает дополнительные ярлыки с указанием соответствия некоторых значений R-value определённым временам года; при этом, данная фирма предлагает несколько более строгий подход, чем тот, который мы только что описали:

Фирма Exped: соответствие R-value туристического коврика определённому сезону

R-value коврика ниже 3,0 => использование коврика летом
R-value коврика от 3,0 до 5,0 => использование коврика весной, летом и осенью
R-value коврика выше 5,0 => использование коврика круглогодично

 
   

Ещё одним соображением, ставящим под вопрос целесообразность перевода показателя R-value в соответствующие температурные значения, могло бы быть следующее: при вычислении R-value - так же, как и при определении температурных параметров спальных мешков по европейскому стандарту EN 13537 (см. соответствующий материал в этом же разделе данного сайта) - не учитываются изменяющиеся в реальных походных условиях циркуляция, влажность и температура окружающего воздуха (при стандартном лабораторном вычислении R-value туристического коврика температура и относительная влажность окружающего воздуха варьируются соответственно в пределах 17-20о С и 39-67%), а также конституция, физическая кондиция и режим/характер питания пользователя. Поскольку значение R-value вычисляется непосредственно после производства коврика, учёту не поддаётся и то изнашивающее воздействие, которое оказывают многочисленные/многодневные походы на термоизолирующий материал ковриков - то есть, механические повреждения и "сплющивание" материала закрытоячеистых ковриков или снижение теплоизоляционных свойств ковриков, имеющих изменяемую толщину (надувные матрасы, самонадувающиеся, пуховые и микроволоконные коврики) за счёт намокания или промерзания наполнителя этих ковриков. В силу того, что R-value рассчитывается при полном наполнении коврика, то есть, при его максимальной толщине, неучтённым остаётся также и сдавливание, то есть, уменьшение толщины коврика и соответствующее ему снижение R-value этого коврика под воздействием давления, оказываемого телом пользователя.

 
   

О щадящем подходе производителя к переводу R-value в температуры,
а также о двоякой сущности понятия "R-value туристического коврика"
 
   

Подводя итог высказанным в конце предыдущего раздела соображениям, мы приходим к логическому заключению, что охарактеризовать термоизоляцию одним-единственным числом невозможно, а посему само понятие R-value, а также и публикуемые некоторыми производителями "температуры ковриков", требуют от пользователей этих ковриков определённой доли осторожности. Об осторожности, соблюдаемой самими производителями, свидетельствуют уже упомянутый постепенный отказ большинства из них от перевода заявленных значений R-value в температуры, а также наличие производителей, которые вообще не декларируют какие бы то ни было термоизоляционные характеристики своих ковриков.

Несмотря на очевидную необходимость проявлять осторожность, до сих пор не представляется возможным отыскать информацию о том, что какой-либо серьёзный производитель привёл в описании своих ковриков температуры, на практике оказавшиеся заниженными. Мало того, пользователями туристических ковриков часто упоминается феномен "Нормально сплю на коврике при ядрёных "минусах", а в технических характеристиках этого коврика написано, что он не рассчитан на такие низкие температуры". Данный феномен нуждается в разъяснении тех предпосылок, из которых исходят серьёзные производители ковриков и организации, тестирующие эти коврики:

Тёпловые ощущения пользователя зависят от теплоизолирующих свойств как минимум 3 элементов: коврика, спального мешка и одежды (белья). Соответствующее какому-то (вычисленному лабораторно) значению R-value температурное значение (см. примеры, приведённые в данной выше таблице) должно означать предельную, то есть, максимально низкую температуру, при которой пользователь не будет иметь каких-либо существенных ощущений холода на протяжении всего своего сна. При этом подразумевается идеальная ситуация - а именно та, в которой теплоизоляционные характеристики спального мешка соответствуют температурным условиям, пользователь имеет на себе длинное, среднее по тепловым свойствам функциональное бельё (термобельё) и носки, и (в случае с изоматом с изменяемой толщиной - например, надувным матрасом, самонадувающимся, пуховым или микроволоконным ковриком) изомат надут полностью. Ситуация, характерная для походной практики - в случае несоответствия коврика температурным условиям "компенсация тепла" за счёт более тёплого (и, следовательно, также не соответствующего условиям) спального мешка, более тёплой одежды и подкладывания под коврик каких-либо предметов, повышающих термоизоляцию - производителями ковриков, естественно, никак не учитывается, а посему у потребителя может сложиться впечатление, что эти производители "занижают качество" своего продукта, приводя те температурные данные, которые делают их коврики более "холодными", чем они есть на самом деле.

Несомненным представляется тот факт, что серьёзный производитель, декларирующий значения R-value своих туристических ковриков вкупе с соответствующими этим значениям температурами, совершает благодеяние в том смысле, что вносит значительный вклад в защиту пользователей выпускаемых им ковриков как минимум от простуд даже в случае некоторых (в разумных пределах) отклонений реальных температур от тех, которые он указывает (не следует забывать, что этим же благодеянием он оберегает также и самого себя - но на этот раз от жалоб со стороны покупателей его продукции). Перевод R-value ковриков в температуры также позволяет непосвящённому человеку воспринять технические характеристики коврика в привычных и понятных ему категориях: так, за умной фразой "Коврик А лучше коврика В, потому что он теплее: его R-value составляет 5,2 вместо 5,0" он может разглядеть температурную разницу всего в 1 градус, то есть, ту разницу, которая в походных условиях вообще не будет релевантной (ощутимой).

Учитывая, что между значением R-value коврика и стоимостью этого коврика наблюдается определённая корреляция, можно ожидать, что при покупке коврика ориентация именно на температурные данные, а не на R-value, позволит избежать бессмысленных инвестиций. Таким образом, сущность "осторожности" производителя, отказывающегося приводить температурные значения, приобретает двоякий характер, то есть, имеет также и скрытую составляющую. Эта составляющая заключается в том, что само по себе понятие "R-value" рассматривается в качестве достаточно эффективного инструмента маркетинга туристических ковриков, благодатную почву для которого создаёт не что иное, как психология самогó пользователя этих ковриков. Простейшее доказательство готовности потребителя к успешному исполнению роли адресата этого маркетинга обнаруживается при длительном и внимательном наблюдении за туристическими интернет-форумами: в этих форумах нередко встречаются люди, которые, имея опыт эксплуатации только тонкого пенополиэтиленового коврика, долго и истово прославляют этот коврик не только как "самую лучшую из всех существующих туристических подстилок", но и как подстилку, способную обеспечивать комфортный во всех отношениях сон при температурах чуть ли не до "минус 50 градусов", а после знакомства, например, с самонадувающимся ковриком, мгновенно меняют своё мнение на абсолютно противоположное - то есть, с тем же рвением и энтузиазмом начинают восхвалять самонадувающийся коврик как "самую лучшую из всех существующих туристических подстилок", одновременно категорически отрицая способность полиэтиленового коврика вообще обеспечивать какой-либо комфорт. Справедливости ради следует отметить, что принцип "Хорошо только то, что у меня есть, и плохо всё, чего у меня нет" являет собой немалую ценность в аспекте психологических, физиологических и поведенческих компонентов психического состояния человека, возводящего данный принцип в абсолют: этот человек хорошо спит, хорошо кушает, и в целом весьма доволен жизнью. Ему можно только позавидовать. ;)

 
   

Перевод R-value коврика в температуру с помощью формулы
 
   

В данной выше таблице перевода R-value туристических ковриков в предельные температуры их использования, мы привели всего несколько примеров, взятых из материалов фирмы Экспед (Exped), швейцарского производителя туристического снаряжения. При попытке составить график зависимости предельной температуры использования туристических ковриков от их R-value с использованием всех примеров, которые можно отыскать в этих материалах (16 различных комбинаций R/T), автор данной статьи обнаружил, что разброс всех точек графика относительно абсолютно прямой линии практически отсутствует. Таким образом, зависимость температуры от R-value является прямой пропорциональной зависимостью и, соответственно, может быть выражена уравнением типа y=kx+b.

 
   

С помощью программы Microsoft Excel, позволяющей автоматически аппроксимировать наблюдаемый на графике тренд и вывести его формулу, мы "усредняем" соединяющую все 16 точек нашего графика линию (чёрная линия на графике, приведённом справа; график увеличивается нажатием) и выводим уравнение, позволяющее определить предельную температуру использования коврика по указанному в технических характеристиках этого коврика значению его термического сопротивления (R-value). Результат, после округления всех чисел в этой формуле до одного знака после запятой, выглядит следующим образом:

График зависимости предельной температуры использования туристического коврика от R-value этого коврика

   
 

ToC = -6,8 x R + 16,2
oC - температура по шкале Цельсия; R - R-value коврика)

 
   

Внимание: важные детали использования приведённой выше формулы

Читателю, желающему использовать приведённую выше формулу для определения температур, на которые рассчитан купленный им коврик, необходимо обратить своё внимание на следующие 3 обстоятельства: 1) параметр R-value, присутствующий в данной формуле, выражен в американской системе мер (используется, например, американской фирмой Cascade Designs, производящей туристические коврики марки Термарест (Therm-a-Rest); 2) перевод R-value коврика в температуры требует особой осторожности - соображения на эту тему уже высказаны выше в данном разделе статьи; 3) необходимо правильно понимать смысл выражения "предельная температура использования коврика" - о нём было только что рассказано в предыдущем подразделе ("О щадящем подходе производителя к переводу R-value в температуры, а также о двоякой сущности понятия "R-value туристического коврика").

 
   

Расчёт R-value ижевской "пенки" или расширенное объяснение термина "R-value"
с помощью коврика, наиболее
известного в среде русскоязычных туристов
 
   

Туристические коврики, выпускаемые Ижевским Заводом Пластмасс (ОАО ИЗП, в дальнейшем сокращённо - ИЗП) являются, пожалуй, наиболее известными русскоязычному туристу. До определённого времени эти коврики были единственными туристическими изоматами, выпускаемыми отечественным производителем; в связи с достаточной "размытостью" информации о том, где именно в настоящий момент производятся как минимум материалы, используемые в прочих отечественных ковриках, не исключено, что ижевские коврики до сих пор остаются единственными туристическими ковриками, полностью производимыми в России. Появление на российском рынке заграничных туристических ковриков ввело в быт российского туриста такое понятие, как "термическое сопротивление" (R-value), что неизбежно приводит к попыткам использовать данное понятие для сравнения так называемой "ижевской пенки" с западными образцами туристических ковриков.

 
   

Несмотря на то, что в технических характеристиках ижевских ковриков отсутствует параметр "термическое сопротивление" (R-value), этот параметр может быть приблизительно вычислен. В нижеследующем описании мы делаем попытку определить R-value ижевского коврика, в весьма краткой форме излагаем теплотехнический аспект понятия R-value, а также даём читателю возможность обратить своё внимание на взаимозависимость отдельных технических характеристик туристических ковриков.

 
   

Важнейшей теплотехнической характеристикой какого-либо теплоизолирующего материала является коэффициент его теплопроводности; термическое же сопротивление, являясь в его общем понимании величиной, обратной этому коэффициенту (чем выше коэффициент теплопроводности материала, тем меньше сопротивление этого материала оттоку тепла) и напрямую не связанной с толщиной изолирующего материала, в случае с безоболочными ковриками - то есть, предметами, представляющими из себя листы однородного материала, изменяющие свои теплоизолирующие свойства в зависимости от своей толщины - будет иметь корректное в физическом смысле наименование "термическое сопротивление слоя" и равняться отношению толщины коврика к коэффициенту теплопроводности того материала, из которого этот коврик изготовлен.

 
   

Таким образом, для приблизительного вычисления R-value ижевских ковриков нам необходимо знать всего лишь 2 параметра: 1) коэффициент теплопроводности тех материалов, из которых производятся эти коврики, 2) толщину этих ковриков. При поиске этих параметров обратимся к данным, опубликованным на интернет-сайте ИЗП - из этих данных нам понадобятся в первую очередь прайс-лист на туристические коврики и электронная презентация, в которой указаны технические характеристики двух типов пенополиэтилена (Изолон ППЭ-НР и Изолон ППЭ-НХ), используемого при производстве этих ковриков (фрагмент этой презентации приведён на фотографии, данной справа; фотография увеличивается нажатием).

Технические характеристики пеноматериалов, используемых в ижевских ковриках ("пенках")

 
   

Материалами, используемыми ИЗП при производстве туристических ковриков, являются два типа пенополиэтилена: "Изолон ППЭ-НР" и "Изолон ППЭ-НХ". Слово "изолон" является зарегистрированной ИЗП тоговой маркой, а сокращение "ППЭ" говорит о том, что в качестве материала при производстве туристических ковриков ИЗП использует исключительно пенополиэтилен, причём именно тот пенополиэтилен, который называется "сшитым". Это означает, что в отличие от материала обычных пенополиэтиленовых ковриков (полиэтилена, вспененного газом и имеющего несвязанную молекулярную структуру), материал туристических ковриков, производимых ИЗП, обладает поперечной межмолекулярной связью (сетчатой, трехмерной структурой), обеспечивающей бóльшие долговечность и стойкость к различным химикатам и ультрафиолету, а также лучшие теплоизоляцию, упругость и эластичность. "Сшивка", то есть образование поперечно-связанной (сетчатой) молекулярной структуры пеноматериала в процессе его изготовления, может производиться как посредством радиационного воздействия на материал ("физическая сшивка", сокращение "НР" в названии пеноматериала), так и с помощью добавления в материал химического реагента ("химическая сшивка", сокращение "НХ"). В наших расчётах разницей между физической и химической сшивкой мы, однако, можем пренебречь, поскольку в конечном результате эта разница, переведённая посредством R-value в соответствующую температуру (см. приведённую выше таблицу соответствия R-value температурам) будет соответствовать не более чем двум десятым градуса.

 
   

При производстве некоторых зарубежных моделей изоматов, например, моделей серий Therm-a-Rest RidgeRest, Therm-a-Rest Z Lite, Therm-a-Rest Z-Shield, и Therm-a-Rest Z Rest, выпускаемых американской фирмой Cascade Designs (см. ниже), применяется аналог сшитого пенополиэтилена, используемого ИЗП в производстве туристических ковриков. В зарубежном производстве вместо термина "сшитый полиэтилен" используется термин "XLPE" (cross-linked polyethylene, "полиэтилен с поперечной межмолекулярной связью").

 
   

Маркировка ковриков, производимых ИЗП из Изолона ППЭ, так же как и маркировка прочей продукции этого завода, определяется так называемой "кратностью вспенивания" пеноматериала и толщиной этого материала. Кратность вспенивания отражает степень насыщенности пеноматериала воздухом: она равняется соотношению объёма полученного пеноматериала к объёму полимера, использованного в качестве исходного сырья при производстве этого пеноматериала. Говоря простыми словами, чем больше кратность вспенивания пеноматериала, тем больше в этом материале пустых и закрытых воздушных ячеек (пузырей); соответственно, чем больше кратность вспенивания пеноматериала, тем более лёгким является этот пеноматериал.  Как мы видим, "кратность вспенивания" пеноматериала косвенно характеризует также и плотность этого пеноматериала, однако, при определении плотности в её привычном понимании в данном случае используется термин "кажущаяся плотность пеноматериала", обозначающий вес единицы объема материала (кубического метра), включая и объем закрытых воздушных ячеек. Таким образом, чем выше кажущаяся плотность пеноматериала, тем меньше воздуха в этом пеноматериале. В процессе производства туристических ковриков ИЗП использует следующие кратности вспенивания полиэтилена: 15 (соответствует кажущейся плотности 60 или 66 кг/м3), 20 (соответствует кажущейся плотности 50 кг/м3), 30 (соответствует кажущейся плотности 31 или 33 кг/м3). В прайс-листе на туристические коврики, публикуемом ИЗП, мы обнаруживаем следующие варианты маркировки этих ковриков (аналогичную маркировку можно обнаружить и на самих ковриках): 1508, 2008, 3008, 2012, 3012, 3016. Первые 2 цифры этих чисел обозначают кратность вспенивания, последние 2 цифры - толщину коврика в миллиметрах; таким образом, находящаяся на коврике маркировка "Изолон ППЭ НХ 1508" означает, что данный коврик изготовлен из химически сшитого пенополиэтилена плотностью около 66 кг/м3 и имеет толщину 8 мм. Имея различную толщину, производимые ИЗП туристические коврики обладают одинаковой шириной и длиной (60 и 180 см. соответственно).

 
   

Перечислим некоторые технические характеристики различных марок ижевских ковриков со стандартной толщиной 8 мм. (кратность вспенивания, кажущаяся плотность и коэффициент теплопроводности пеноматериала, а также вес; см. таблицу, приведённую ниже). В данной таблице приведены значения технических параметров именно тех материалов, которые используются при производстве ижевских ковриков (Изолон ППЭ-НР и Изолон ППЭ-НХ); эти значения взяты из электронной презентации, представленной на интернетном сайте ИЗП (фрагмент этой презентации, содержащий технические характеристики Изолона ППЭ-НР и Изолона ППЭ-НХ, приведён на фотографии, данной выше).

 
   

Технические характеристики ижевских ковриков толщиной 8 мм.

 

Плотность
кг/м3

Расчётный коэфф. теплопр.
Вт/(м·K)

Вес, г

Маркировка

Кр. вспенивания

НР

НХ

НР

НХ

1508

15

60

66

0,042

0,041

520-570

2008

20

50

-

-

-

430

3008

30

33

31

0,038

0,038

270-285

 
   

Данная таблица нуждается в следующих пояснениях: 1) вес ковриков не указан производителем, и поэтому вычислен автором данной статьи на основе приведённых в прайс-листе ИЗП размеров соответствующих ижевских ковриков (180х60х0,8 см) и плотности соответствующего пеноматериала; на практике, однако, размеры ижевского коврика могут незначительно отличаться от указанных выше стандартных размеров, что влечёт за собой соответствующее изменение веса коврика; 2) прочерки в таблице означают отсутствие данных.

 
 

О том, что не видно с первого взгляда: взаимозависимость характеристик коврика

Для расчёта R-value ижевского коврика, имеющего толщину 8 мм, выберем из приведённой выше таблицы некий "средний" коврик, для чего произведём сравнение различных характеристик перечисленных в таблице изоматов. Поскольку теплоизоляция, обеспечиваемая ковриком, является весьма важным для похода параметром, начнём с неё. Как мы видим, у ковриков, перечисленных в приведённой выше таблице, разброс значений коэффициента теплопроводности лежит в пределах всего лишь одной сотой доли, что означает разброс значений R-value этих ковриков в пределах десятых долей (см. ниже, описание формулы вычисления R-value). Ориентируясь на публикуемые некоторыми производителями туристических ковриков таблицы перевода R-value в температуры, мы, однако, знаем, что изменению значения R-value коврика на единицу соответствует изменение "расчётной температуры" этого коврика в пределах всего лишь нескольких градусов (см. таблицу, приведённую выше, в подразделе "Что такое R-value и связано ли оно с реальными температурами?"). Таким образом ясно, что ощутить теплоизоляционную разницу между тремя ковриками, перечисленными в данной выше таблице, в полевых (походных) условиях будет практически невозможно. Помимо теплоизоляции, в условиях похода значимыми будут такие параметры коврика, как обеспечиваемый им комфорт, а также его вес и размеры - однако, учитывая, что все три рассматриваемых нами коврика имеют одинаковые размеры (60х180х0,8 см) и практически идентичный материал, мы приходим к выводу, что для производимого нами сравнения из всех важнейших для выбора коврика параметров единственным релевантным будет вес. Чтобы немножко разнообразить предельно скудный набор параметров сравнения наших ковриков, добавим к этим параметрам ещё один - а именно, "моторесурс", или, выражаясь более научно, износостойкость коврика. Именно этот параметр наиболее ярко проявляется в коврике марки 1508: в материале этого коврика доля воздушных ячеек самая низкая, и, таким образом, риск продавливания этих ячеек, ведущего к их разрушению и, соответственно, к ухудшению изоляционных свойств и разрывам в материале, значительно снижен по сравнению с другими ковриками. С другой стороны, именно малое количество воздушных ячеек внутри материала обеспечивает коврику марки 1508 самый большой вес (520-570 граммов).

Благодаря очень большой насыщенности пеноматериала воздухом, коврик марки 3008 имеет одновременно самый низкий вес и наименьшую теплопроводность (воздух - хороший теплоизолятор), то есть, более высокое значение R-value. Мы, однако, только что видели (см. предыдущий абзац), что, несмотря на более высокое значение R-value коврика модели 3008 по сравнению с ковриками моделей 1508 и 2008, ощущения спящего человека, касающиеся теплоизоляции, будут практически одинаковыми для всех трёх ковриков.

С другой стороны, благодаря той же самой насыщенности пеноматериала воздухом, этот коврик будет иметь самую низкую износостойкость и самую малую сопротивляемость продавливанию среди всех трёх ковриков. Большое количество воздуха в пеноматериале коврика способно не только повышать термоизоляцию, обеспечиваемую ковриком, но также и снижать её вследствие уменьшения толщины коврика, вызванного малой сопротивляемостью пеноматериала продавливанию - в данном случае повышенное содержание воздуха в пеноматериале, призванное улучшить теплоизоляцию, работает в буквальном смысле слова против себя.

Но это ещё не всё. Наличие в материале коврика очень большого числа воздушных ячеек имеет и ещё одну негативную сторону: попадание влаги в эти ячейки (например, при их повреждении) значительно увеличивает теплопроводность пеноматериала (теплопроводность воды примерно в 25 раз больше теплопроводности воздуха), что приводит, соответственно, к значительному снижению R-value.

Учитывая всё вышесказанное, мы приходим к выводу, что коврик марки 2008 вполне достоин статуса некоего "среднего варианта" ижевского коврика: по сравнению с ковриком марки 1508 он будет обладать меньшим весом, а по сравнению с ковриком марки 3008 - большей износоустойчивостью и лучшей сопротивляемостью продавливанию за счёт меньшего количества воздуха в пеноматериале; вес этого коврика тоже можно считать вполне приемлемым.

 
   

Учитывая отсутствие данных производителя о коэффициенте теплопроводности пеноматериала, используемого в коврике марки 2008, для вычисления R-value этого коврика мы используем среднее арифметическое значение тех расчётных коэффициентов теплопроводности, которые указаны в приведённой выше таблице. Оно составит 0,04 Вт/(м·K). Отметим, что это значение выражено в единицах СИ (международная система единиц измерения): как мы уже указывали выше, R-value туристических ковриков традиционно выражается в единицах американской системы мер, в связи с чем для определения R-value ижевского коврика в "традиционной форме" потребуется деление результата, полученного в системе СИ, на переводной коэффициент (0,1761). При вычислении R-value по формуле "R-value коврика = отношение толщины коврика к коэффициенту теплопроводности его материала", толщина коврика (8 мм) должна быть переведена в метры (0,008 м).

 
   

Таким образом, мы можем ожидать, что у "среднего" ижевского коврика, изготовленного из материала марки Изолон ППЭ-НР 2008 (то есть, из листа физически сшитого пенополиэтилена плотностью 50 кг/м3, имеющего толщину 8 мм)

R-value = (0,008/0,04)/0,1761 = 1,1

Внимание:

Использование при вычислении R-value ижевского коврика среднего арифметического значения расчётных коэффициентов теплопроводности (0,04 Вт/(м·K)), не должно смущать читателя. Намереваясь производить сравнение вычисленного самостоятельно R-value ижевского коврика с R-value зарубежных ковриков, необходимо учитывать, что значения коэффициентов теплопроводности, приводимые производителем ижевского коврика, являются расчётными (см. фрагмент электронной презентации этого производителя, приведённый выше); в зависимости от обстоятельств, в реальных условиях значения этих коэффициентов могут быть несколько иными. R-value зарубежных ковриков вычисляются лабораторным путём - таким образом, величины теплопроводности, как главнейшей характеристики, предопределяющей результат этого вычисления, будут принимать в данном случае явные значения, а не расчётные.

Даже если бы мы использовали в расчётах минимальное значение коэффициента теплопроводности, которым обладают материалы, применяемые Ижевским Заводом Пластмасс при производстве туристических ковриков (0,038 Вт/(м·K); см. прайс-лист и электронную презентацию на сайте ИЗП), то R-value коврика, имеющего толщину 8 мм, составило бы 1,2. В переводе на температуры увеличению R-value с 1,1 до 1,2 соответствовало бы снижение минимальной температуры использования коврика менее чем на 1 градус (о переводе R-value в температуру см. выше в данной статье). Существенное снижение минимальной температуры использования рассматриваемого коврика (например, на 5 градусов) могло бы быть достигнуто увеличением значения R-value до 1,8, что при толщине коврика 8 мм. потребовало бы использования материала, имеющего коэффициент теплопроводности, равный примерно 0,025 Вт/(м·K). Из тех пеноматериалов, которые используются сегодня при производстве туристических ковриков (вспененные полиэтилен, этиленвинилацетат и полиуретан), ни один не достигает такого низкого значения теплопроводности. Значение 0,025 Вт/(м·K), кстати, соответствует теплопроводности воздуха, то есть, одного из лучших теплоизоляторов (на втором месте после вакуума).

Внимание: приведённый выше расчёт R-value основывался на типах материалов, используемых в ижевских туристических ковриках, и на их технических характеристиках. Типы материалов (ППЭ НР и ППЭ НХ) взяты из "Прайс-листа на туристические коврики", а их технические характеристики - из электронной презентации, представленных на интернетном сайте производителя ижевских ковриков (Ижевский Завод Пластмасс); состояние прайс-листа и электронной презентации на май 2011 года.

 
   

Ориентируясь на данные приведённой выше таблицы и данные о типе использованного пеноматериала (см. прайс-лист ИЗП), читатель может достаточно быстро сам произвести расчёты R-value для ижевских туристических ковриков, имеющих толщину 12 или 16 мм. Помимо формулы вычисления R-value, приведём еще пару сведений из теплотехники: а) величина R-value линейно зависит от толщины теплоизолирующего слоя - это означает, что при увеличении толщины коврика в 2 раза, значение его R-value также увеличится в 2 раза; б) R-value многослойной теплоизоляции равно сумме R-value её частей - это означает, что при использовании в качестве подстилки одновременно двух или более ковриков, положенных друг на друга, R-value данной подстилки будет равно сумме R-value использованных в ней отдельных ковриков.

В заключение этого подраздела остаётся только напомнить, что приведённые выше расчёты производились "заочно" (без применения лабораторного оборудования), что хотя и даёт возможность определить порядок величины R-value, но не позволяет вывести эту величину с большой точностью. Следует также принять во внимание то обстоятельство, что мы вычисляли R-value абсолютно нового и ненагруженного коврика, то есть, не учитывали такие снижающие теплоизоляцию факторы, как состаривание (износ) материала и продавливание его телом пользователя. В процессе лабораторных исследований, проведённых американской фирмой Cascade Designs с целью выяснить, в какой мере условия лабораторного вычисления R-value коврика сказываются на результате этого вычисления, установлено, что величина R-value коврика может зависеть не только от коэффициента теплопроводности и толщины его материалов, но и от температуры окружающей среды и влажности воздуха, а также от размеров тестируемого образца.

 
   

Внимание: новые названия ижевских ковриков!

С 1 октября 2012 г. Ижевский Завод Пластмасс (ИЗП) использует новые наименования производимых им ковриков. На сайте ИЗП сообщается, что "переход на новую номенклатуру ковриков связан с чрезмерной обширностью и неинформативностью прежней номенклатуры". В новых наименованиях ковриков, однако, помимо названий ковриков, присутствует только указание на их толщину. Соответственно, на основании новых названий ковриков невозможно сделать какие-либо выводы о кратности вспенивания (кажущейся плотности) использованных в этих ковриках материалов. Учитывая это обстоятельство, ИЗП приводит на своём сайте не только новые наименования ковриков, но также и соответствующие им старые наименования. Эти данные мы публикуем ниже в несколько сокращённом виде (перечислены исключительно те ижевские коврики, которые ИЗП классифицирует как "Ковры для туризма и отдыха"). Внимание: коврик, для которого выше в данной статье было вычислено R-value, выделен жирно в приведённой ниже таблице.

Новое название

Размеры, мм

Старое название, кол-во слоёв

 

 

 

Hunter Profi

1800х600х8

ППЭ НР 1508, однослойный

Hunter

1800х600х8

ППЭ НР 2008, однослойный

Tourist Profi

1800х600х8

ППЭ НР 1508, двухслойный

Tourist 8

1800х600х8

ППЭ НР 2008, двухслойный

Tourist 8 складной

1800х600х8

ППЭ НР 2008, двухслойный, складной

Tourist 12

1800х600х12

ППЭ НР 2012, трехслойный

Camping 8

1800х600х8

ППЭ НР 3008, однослойный

Camping 8 складной

1800х600х8

ППЭ НР 3008, однослойный, складной

Camping 12

1800х600х12

ППЭ НР 3012, трехслойный

Camping 16

1800х600х16

ППЭ НР 3016, двухслойный

 

 
   

Почему материал ижевской "пенки" не так уж плох
или толщина коврика как главный фактор увеличения его R-value
 
   

В настоящем разделе мы исходим из ситуации, когда используется только один коврик, и не учитываем возможности использовать подстилку, составленную из двух или более ковриков, а также не вдаёмся в подробности различных технологических манипуляций материалов, нацеленных на улучшение их теплоизоляционных свойств и заключающихся в варьировании физических свойств наполнителей ковриков, глубоком рифлении или покрытии оболочек ковриков дополнительными рефлектирующими тепло слоями и пр. - все эти детали, а также упоминающиеся в данном разделе типы (материалы) ковриков, будут подробно рассмотрены в той части данной статьи, которая называется "Обзор различных типов туристических ковриков" (см. ниже).

 
   

При рассмотрении различных ковриков европейских и американских производителей поверхностно, то есть, не вдаваясь в подробности изощрённых технологических приёмов, использованных при их изготовлении, мы затрудняемся определить, от каких факторов зависит R-value этих ковриков и за счёт чего происходит его увеличение: трудность заключается в основном в том, что мы, пытаясь вывести какие-либо закономерности, сталкиваемся с самыми различными размерами ковриков, а также с самыми различными материалами и технологиями производства. Логичным в данной ситуации представляется сравнение ковриков по какому-параметру, который был бы свойственен абсолютно всем из них в более или менее одинаковой степени. Проведём немудрёный и, с первого взгляда весьма ненаучный, эксперимент, в процессе которого, однако, мы будем оперировать вполне научным понятием "теплопроводность" и исходить из предположения, что единственным объединяющим все существующие туристические коврики свойством будет следующее: все эти коврики сделаны из некоего материала.

Теплопроводность характеризует способность материала передавать теплоту; чем лучше теплопроводность материала, тем лучше этот материал передаёт тепло и, соответственно, тем хуже этот материал изолирует (задерживает) это тепло. Численной характеристикой, отражающей теплопроводность материала, является так называемый "коэффициент теплопроводности" (в дальнейшем будем называть его "КТ"). Этот коэффициент не связан с толщиной материала, а характеризует определённое свойство материала как такового. Как мы видели в предыдущем разделе, посредством КТ может быть вычислено термическое сопротивление изолирующего слоя определённой толщины (R-value): для этого производится деление толщины этого слоя на КТ его материала. Соответственно, КТ какого-то материала может быть определён делением толщины этого материала на R-value материала при данной толщине.

Так вот давайте отвлечёмся от конструктивных особенностей различных ковриков (их внутренней структуры, а также материала и фактуры их оболочек) и вообразим, что все существующие коврики представляют из себя некие "плиты", лишённые какой-либо оболочки, и изготовленные из различных материалов, имеющих сплошную и гомогенную структуру. Зная толщину и R-value этих "плит", мы можем вычислить КТ их материалов, и, таким образом, сравнить различные "плиты" с точки зрения теплоизоляции, которую обеспечивает их материал. Подобное сравнение мы можем произвести также и другим способом - а именно, пересчётом R-value ковриков на какую-то условную единицу толщины, например, на 1 сантиметр (см. ниже). В приведённой ниже таблице перечислены несколько ковриков и - с целью отразить полный спектр современного производства туристических подстилок - надувных матрасов, производимых 2 фирмами: американской фирмой Cascade Designs и швейцарской фирмой Exped. Выбор этих фирм связан не с тем, что в данный момент они являются одними из наиболее известных производителей туристических ковриков, а с тем обстоятельством, что именно эти 2 фирмы приводят в технических характеристиках своих ковриков соответствующие значения R-value.

 
   

Внимание: в приведённой ниже таблице коврики расположены по возрастанию КТ (его значение приведено в последнем столбце таблицы). Таким образом, в начале таблицы находятся коврики, материал которых обеспечивает наилучшую теплоизоляцию. Данные, приведённые в предпоследнем столбце таблицы, отражают значения R-value на 1 сантиметр толщины соответствующих ковриков; вполне естественно, что эти значения расположены по убыванию (чем меньше КТ материала, тем больше R-value этого материала при заданной толщине). Коврики, перечисленные в таблице, отвечают следующим требованиям: их R-value определено лабораторным способом; материал их наполнителя не облегчён перфорацией и не "усилен" каким-нибудь особым технологическим приёмом (отсутствие в названиях ковриков добавок "Lite", "Pro", "Women", "UL", "Ultralight", "Ultralite"); их вес ограничен примерно 1 килограммом, то есть, остаётся в пределах границ, которые, при учёте соотношение веса ковриков и условий, для которых они предназначены, оцениваются современными треккерами как "приемлемые".

Отметим, что в таблице приведены не только значения R-value, но также и соответствующие им предельные значения температур, на которые рассчитаны коврики - цель, преследуемая автором данной статьи, состоит в данном случае в необходимости ещё раз обратить внимание читателя на тот "вуалирующий суть" эффект, который значение R-value способно оказать на непосвящённого человека: за кажущейся значительной разницей в значениях R-value может скрываться минимальная разница в температурах; учитывая, что между значением R-value коврика и стоимостью этого коврика наблюдается определённая корреляция, можно ожидать, что ориентация при покупке коврика именно на температурные данные, а не на R-value, позволит избежать бессмысленных инвестиций. Исходя из того, что в наших вычислениях мы игнорируем конструктивные особенности ковриков и необходимость оперировать величинами, выраженными в одной и той же системе единиц измерения, читателю также необходимо учитывать, что представленные в последнем столбце таблицы значения КТ не являются реальными коэффициентами теплопроводности каких-то материалов, а всего лишь дают ориентацию по принципу "здесь меньше, а там больше". Повторим ещё раз: коэффициент теплопроводности (КТ) характеризует теплоизолирующие свойства материала как такового и не зависит от толщины этого материала.

 
   

Название модели

Фирма

Тип (материал)

Вес, г

Толщина, см.

R-value (toC)

R/см.

КТ

TAR RidgeRest Solar

CDI

закрытоячеистый
(сшитый полиэтилен)

540

2,0

3,5 (-8o)

1,8

0,57

Doublemat Evazote

Exped

закрытоячеистый
(этиленвинилацетат)

390

0,8

1,2 (+8o)

1,5

0,67

TAR Trail Scout

CDI

открыто-пористый
(самонадувающийся)
(полиуретан)

680

3,0

3,7 (-10o)

1,2

0,81

DownMat 7 Pump

Exped

пуховый
(гусиный пух)

880

7

5,9 (-24o)

0,8

1,19

SynMat 9 Pump DLX

микроволоконный
(Texpedloft)

1160

9

6,0 (-25o)

0,7

1,50

 

НАДУВНЫЕ МАТРАСЫ

 

TAR NeoAir XTherm

CDI

надувной матрас
(воздух)
внутри ячейки
и алюм. "барьеры"

430

6,3

5,7 (-23o)

0,9

1,11

TAR NeoAir All Season

540

4,9 (-17o)

0,8

1,29

TAR NeoAir XLite

350

3,2 (-6o)

0,5

1,97

TAR NeoAir Trekker

570

2,0 (+3o)

0,3

3,15

Серия AirMat 7

Exped

надувной матрас
(воздух)
высокочаст. сварка

680-860

7,0

1,9 (+4o)

0,3

3,68

Серия AirMat 7,5

надувной матрас
(воздух)

520-890

7,5

0,7 (+11o)

0,1

10,71

Таблица: Copyright © 2012 Леонид Александров (Комбриг)
Сокращения: TAR = Therm-a-Rest;
CDI = Cascade Designs Inc; EVA = этиленвинилацетат (ЭВА)
Характеристики ковриков по состоянию на май 2012 года

 
   

Важные детали приведённой выше таблицы

Для тех, кто невнимательно отнёсся к принципам построения приведённой выше таблицы, повторим ещё раз: в последний столбец этой таблицы занесены не реальные коэффициенты теплопроводности материалов, использованных в соответствующих ковриках, а значения, полученные простым делением толщины коврика на его R-value без предварительного перевода этих двух величин в одну систему мер.

В приведённой выше таблице мы сознательно рассматриваем соотношение "термическое сопротивление коврика на единицу его толщины (R/см)", а не соотношение "термическое сопротивление коврика на единицу его веса (R/г)". Главенствующим критерием, на который опирается эта таблица, является важнейшее свойство туристического коврика - а именно, его способность препятствовать переносу тепловой энергии. Данная способность определяется теплопроводностью коврика, для вычисления которой достаточно всего лишь двух параметров: толщины коврика и термического сопротивления его материала (R-value). Помимо этого, вовлечение в расчёты параметра "термическое сопротивление коврика на единицу его веса (R/г)" неминуемо увеличило бы число подлежащих учёту факторов, то есть, потребовало бы дополнительно принимать во внимание, как минимум, размеры (площадь) ковриков. Приведённая выше таблица, однако, предназначалась для упрощённого представления определённых закономерностей. Тем не менее, параметр "термическое сопротивление коврика на единицу его веса (R/г)" периодически используется автором в материалах данного сайта в качестве приблизительной характеристики, служащей всего лишь общей ориентации читателя.

Модель надувного матраса, именуемая "Therm-a-Rest NeoAir", в таблицу не включёна, так она снята с производства в 2012 году. Технические характеристики занесённых в таблицу ковриков/надувных матрасов Вы можете узнать во второй части данной статьи ("Обзор различных типов туристических ковриков").

 
   

Почему этот раздел так называется?

Читатель, не испытавший глубокого удовлетворения результатом вычисления R-value ижевского коврика, наверняка был удивлён названием данного раздела ("Почему материал ижевской "пенки" не так уж плох..."). Однако, при внимательном рассмотрении технических данных ижевского коврика, этот читатель обратил бы внимание на следующее обстоятельство: если бы мы ввели в приведённую выше таблицу данные ижевского коврика, термическое сопротивление которого мы только что определили, то этот коврик занял бы в таблице третью (!) строчку, уступив только коврику Doublemat Evazote, производимому швейцарской фирмой Exped из этиленвинилацетата, и коврику RidgeRest Solar, производимому американской фирмой Cascade Designs из сшитого пенополиэтилена. Ещё бы: значения R-value на 1 сантиметр толщины (R/см; предпоследний столбец таблицы) и "коэффициента теплопроводности" (КТ; последний столбец таблицы) составили бы у этого ижевского коврика 1,4 и 0,73 соответственно (внимание: отличие значения КТ, указанного в последнем столбце таблицы, от реального коэффициента теплопроводности материала коврика, обьяснено выше, в описании принципов, которыми мы руководствуемся в проводимом нами "ненаучном эксперименте"). Таким образом, в аспекте термоизоляции, обеспечиваемой его материалом, ижевский коврик попадает в "высшую лигу",