Туристический коврик – разбираемся в потерях тепла к поверхности земли

Туристический коврик – разбираемся в потерях тепла к поверхности земли

Коврик в походе необходим для предотвращения потерь тепла вниз согласно второму закону термодинамики, в соответствии с которым несчастное уставшее и замученное самим собой тело туриста, в изнеможении упавшего на землю, жаждет поделиться своим теплом с холодной землёй, дабы привести систему в равновесие. Несмотря на всю кажущуюся доброту этого поступка, большинство путешественников в этом вопросе абсолютно неальтруистичны и используют специальные носимые подстилки, дабы тепло сохранить в целях как выживание в целом, так и сибаритства в частности.

Общие положения о ковриках, материалах, из которых они изготовлены, их плюсах и минусах в разных условиях, я описывал в статье «Для чего в походе коврик и какие они бывают».

В настоящем материале я рассмотрю потери тепла вниз на подробном и максимально доступном уровне, одновременно стараясь и разжевать материал в легкопроглатываемую кашицу и при этом не загромождая статью излишними построениями. Как обычно, предупреждаю сразу, что я в статье излагаю собственное мнение, а с физическими понятиями, в целях сокращения материала, обращаясь несколько вольно.

Вначале проведём небольшой эксперимент в условиях дома (зимой), и на его основе сделаем определённые выводы, которые в той или иной мере можно перенести на условия похода.

Итак, у нас есть коммунальная квартира с бетонным полом (плита перекрытия) покрытым линолеумом. Постелем на него простыню, укроемся второй простынёй и ляжем спать.

Абстрагируемся от того, что спать жёстко. На самом деле, это вопрос сибаритства, присущего изнеженному человеку – эта зараза в большинстве своём привыкла спать исключительно на мягком, да ещё и с горой подушек. Отдельные практикующие могут заявить – типа спят на жёстком диване и без подушки и это круто. На самом же деле человек, как и любое животное, может спать на чём угодно и это дело привычки. В итоге, можно спать и на голом линолеуме, но это неприятно по тактильным ощущениям.

Итак, если мы привыкли спать на действительно жёстком (как я, например), то, хоть и ворочаемся, но спим до утра. Температура воздуха в комнате при этом 25-26 градусов тепла (при закрытой форточке). Температура пола, на котором мы спим, несколько ниже. В отличие от матраса на кровати, под воздействием нашего тепла прогревающегося до комфортной температуры, прогреть перекрытие из бетона мы не в состоянии при всём своём желании – наши массы несоизмеримы. В итоге, нам, мрм… прохладно снизу, но мы всё же, можно сказать, относительно высыпаемся. Прохлада снизу обеспечивается ощущением, на самом деле это наша потеря тепла вниз, передача его бетонному полу.

Итак, действительно комфортная температура пола, чтобы спать на нём, должна быть ближе к температуре тела и составлять порядка 32-34 градусов. Если она будет выше, то нам даже не придётся пользоваться одеялом и будет жарковато.

В нашем же случае мы спали при температуре пола ниже уровня комфорта, но при этом сон был, хоть и прохладным, но «относительно» нормальным. Относительно нормальным его можно назвать исходя из полноценности его (сна) циклов.

Отсюда мы делаем первое следствие.

Между температурным оптимумом пола (или грунта, на который мы ставим палатку и стелем спальный мешок) и той температурой, при которой сон можно считать полноценным, есть определённая разница, которую можно назвать субъективной.

Понятие холода субъективно само по себе, так как отражает ощущение нашего тела на основе перепада температур. Зайдя с мороза в минус тридцать в помещение, где будет плюс десять, наши ощущения скажут «тепло», если же зайти в это же помещение с улицы, где плюс тридцать, то наши ощущение будут кричать нам о том, что «холодно». Отсюда в определённых рамках и границах холод является субъективным ощущением.

В нашем случае субъективный оптимум характеризуется тем тепловыделением организма, которое он может себе позволить потерять без последствий для себя.

Попробуем повысить комфорт сна. Постелем на пол вместо простыни сложенную вдвое плащ-палатку. По сравнению с простынёй сон становится самую малость комфортнее – вниз мы теряем чуть-чуть меньше тепла. Теперь, укрываясь на полу простыней, мы лучше чувствуем потери тепла не только вниз, но и в стороны - как особенность субъективного ощущения.

Наденем термобельё – потери тепла в стороны (через простынь) сокращаются при такой температуре ощутимо, вниз хоть и меньше, но тоже ощутимо. Отсюда делаем следующее следствие.

Одежда на теле тоже участвует в сокращении потерь тепла вниз. В зависимости от её толщины и свойств, а также характера «грунта» эффективность будет разной.

Армейский бушлат, например, при известной сноровке и опыте может позволить переночевать в снегу. Шкуры северных оленей и одежда из них, волчьи и медвежьи шкуры и дохи, используются коренными народами как подстилки для сна, как сами по себе, так и в качестве элемента  теплоизолирующих конструкций.

Вернёмся к нашему эксперименту. Перекрываем батарею и вызываем снижение температуры как воздуха в комнате, так и температуры пола. В многоквартирном доме это становится ощутимым за два дня.

Качество сна резко снижается, полноценными можно считать только первые три цикла, всё остальное время проходит в рваной дрёме. Пакет плащ-палатка+простынь+термобельё не защищает нас от потерь тепла ни вниз, ни в стороны.

Появляется объективность холода. Отсюда следующее следствие.

Как только в нашем случае сон становится неполноценным, значит, потери тепла вниз превосходят теплопродукцию и понятие холода становится объективным.

Итак, у нас есть промежуток температур грунта (поверхности, с которой контактирует наше тело), который является комфортным.

К нему примыкает промежуток температур, который является субъективно холодным – в его условиях сон всё ещё относительно полноценен.

Далее идёт промежуток температур, где сон меняется и перестаёт быть полноценным, а тело может получить местное или общее переохлаждение – объективно холодные температуры.

Объективно холодные температуры зыбко и незаметно переходят в опасные для здоровья и жизни температуры.

Все четыре промежутка являются системой, но системой динамичной, зависящей от состояния здоровья туриста, его сытости/энергодефицита, утомления, холодовой усталости и тому подобное, то есть на маршруте они могут даже в пределах одной и той же поверхности земли меняться в определённых пределах и от человека к человеку.

Так как мы изучаем вопрос потерь тепла к грунту, то коврик у туриста является разновидностью прослойки, уменьшающей потери тепла. Любая такая прослойка работает в системе промежутков температур, указанных выше. Благодаря снижению теплопотерь она может вывести ощущения организма из субъективно холодного промежутка в комфортный, из объективно холодного в субъективно холодный, из опасного в какой либо другой, а может и вообще иметь столь низкую эффективность, что не сможет вывести ощущения и последствия за пределы одного температурного промежутка.

В последнем случае возможны три варианта – лёгкое улучшение условий и последствий для организма, отсутствие улучшений и ухудшений, а также усугубление условий. Например, если мокрую куртку положить вместо подстилки, то она замёрзнет и ещё больше усугубит потери тепла.

Именно в данном случае мы рассматриваем подстилку как элемент системы. В ней она рассматривается как участок грунта. Это важно. В общей, так сказать, физике, коврик является нашим девайсом для предотвращения теплопотерь тела. При системном подходе, описанном выше, где мы учитываем температурные промежутки, его удобнее рассматривать как элемент поверхности грунта, на котором мы спим. Коврик или подстилка делают поверхность «теплее» (за счёт изменения её свойств и характера) и мы из-за этого теряем меньше тепла вниз.

На самом деле, я просто гляжу на один и тот же предмет с разных сторон, чтобы лучше понимать проблему.

Итак, выше мы уже заметили, что абсолютно любая прослойка между телом и поверхностью, на которой мы спим, имеет влияние.

Это влияние постоянно лишь при одной и той же температуре грунта. Допустим, плащ-палатка, которую мы постелили в нашем эксперименте, позволила уменьшить теплопотери вниз на 10%. Но, если опустить температуру пола в комнате до минус 10 градусов, то сама по себе плащ-палатка сократит теплопотери вниз от силы на 1-2%. Почему? Потому что теплопотери будут тем выше, чем больше разница между нашей температурой тела и температурой грунта. Т.е., теплопотери растут существенно с падением температуры, а «температурный» барьер подстилки остаётся постоянным.

Например, при тонком коврике и относительно тёплой поверхности даже тонкий летний спальный мешок, в который мы залезаем, даёт ощутимый (в том смысле, что мы способны его почувствовать) вклад в снижение теплопотерь. Зимой, да и в межсезонье, его вклад несущественен фактически при любой толщине коврика.

Вернёмся к нашему эксперименту. Теперь мы мёрзнем больше, теряя тепло как вниз, так и в стороны и не можем спать.

Берём тёплое одеяло и… всё равно не можем спать, так как потери вниз не вышли за пределы того температурного диапазона, в котором мы оказались.

Возвращаем обратно простыню, а одеяло, свернув в два слоя, укладываем под низ, поверх плащ-палатки. Ситуация особо не изменилась, так как потери тепла вниз прекратились, но сохранились в стороны.

Выводим следствие.

Без адекватного спального мешка сам по себе коврик или прочая другая подстилка ничего не дают. Обратное тоже справедливо – можно приобрести очень дорогой спальный мешок, но без адекватного условиям коврика мы всё равно будем мёрзнуть.

Частный случай вылезает в аварийных или метеосложных условиях – зачастую проще замёрзнуть насмерть с хорошим спальником, но без коврика, нежели наоборот. Этот частный случай является «обратным», когда есть из чего сделать подстилку и мы умеем это делать, и «прямым» в противоположном случае.

Продолжаем снижать температуру дальше, перекрыв батарею и существенно снизив как температуру воздуха в комнате, так и температуру «грунта», на котором мы спим. Перебрав самые разные варианты, мы приходим к следующим «побочным» выводам:

  • При снижении температуры ниже определённого предела, возникает вопрос – куда рациональнее деть тёплую одежду – под себя или на себя. В данном случае вариант «на себя» приносит больше пользы, так как защищает от теплопотерь не только вниз (пусть и совсем мало), но и в стороны. Тем не менее, в походе при использовании спальника если надеть много одежды и залезть внутрь, то при недостаточном размере мешка утеплитель сомнётся и эффект будет обратным (статья «В чём спать с спальном мешке»). Т.е., если стоит задача утеплиться в таком случае в стороны, то лучше пуховкой укрыться поверх спальника. Под низ лучше укладывать толстые малосминаемые вещи – в принципе, любые, какие подворачиваются под лапы – тулуп, фуфайка, верёвка, рюкзак. Как ни странно, неплохо идёт гофрированный плотный картон. Любые вещи, кстати, лучше укладывать под низ так, чтобы был минимальный шанс их отсыревания. В походе хорошо пойдут сухая трава с болота, лапник, сухая листва и т.п. – под палатку.
  • Подтверждается эмпирическая формула Ньютона о теплопотерях, согласно которой чем больше площадь теплообмена, тем интенсивнее теплопотери. Значит, чем большей площадью мы прилегаем к поверхности «грунта», тем больше теряем вниз тепла. Грубо говоря, всё зависит от позы. Например, лёжа на спине, теплопотери вниз (при недостаточной теплоизоляции, естественно) будут больше, чем лёжа на боку. То есть, если мы спим на боку, то коврик можно в теории взять потоньше. Но, при этом увеличивается площадь потерь в стороны – когда спишь один. Если вдвоём-втроём, то на боку хорошо – вниз потери минимальны, а площадь теплообмена с тёплым (пусть и плохопахнущим на вторую неделю похода) товарищем максимальна. Говорят, именно поэтому у двух индейцев с одним одеялом шансов замёрзнуть насмерть меньше, чем у двух индейцев с двумя одеялами. Была мысль проверить сие утверждение, то пока не нашёл добровольцев 🙂 Для сна на ультратонком коврике и с ультралёгким спальным мешком, в итоге, самый экономичный вариантом является поза клубочком. Лично я, будучи леопардом, обычно так и сплю.
  • Площадь теплоизоляции имеет определённое значение. Тут момент относительно спорный и для меня он раньше был искренне непонятен, пока я (спасибо Артёму Фёдорову) специально не опробовал его. Дело в том, что в походе летом, в том числе в горах, я часто хожу с ковриком 3 мм. Когда холодно, я складываю его вдвойне, получается 6 мм, а между слоями, при необходимости, прокладываю ещё что либо. Но, без теплоизоляции снизу остаётся нижняя часть тела. Лёжа на спине, с неё «уходит» порядка 35% общих теплопотерь тела, на животе 50 %, на боку 18%. Так как лично я сплю большую часть ночи клубочком, у меня проблемы интенсивных теплопотерь обычно и нет. Тем не менее, нормальный человек обычно и спит по нормальному и такой момент следует учитывать – коврик либо должен быть по длине тела ( при использовании двух ковриков укорачивать следует только один); либо при использовании одного укороченного или сложенного коврика необходимо активно задействовать рюкзак для теплоизоляции в нижней части.

Понятно, что эксперимент носил лишь тот характер, который рассматривал общий системный подход с определённым переносом его на реальность.

В итоге мы пришли к тому, что комфорт сна в отношении потерь тепла вниз зависит от толщины и материала подстилки, а также от температуры поверхности земли, на которой мы собираемся уложить себя любимого. Собственно, это взаимосвязанные параметры.

В летний поход нам часто хватает простого коврика 8 мм, зато в северные зимние горные регионы не хватает и 16 мм.

Температура поверхности грунта зависит от:

  • Характера грунта – трава, мох, рыхлая земля, песок, скала, снег и тому подобное.
  • Среднесуточных температур за последний период (неделя-две) времени.
  • Близости вечной мерзлоты к поверхности.
  • Близости к лагерю горных рек или ледников.
  • Солнечной экспозиции
  • Степени пропитанности влагой (в том числе замёрзшей).

Исходя из этого температура грунта может сильно колебаться от ночёвки к ночёвке в пределах даже одного похода, к тому длительного. Не говоря уже о том, что в разных регионах такая разница может вообще быть довольно большой.

Летом в ПВД в том же самом Подмосковье и прочем подобном, в принципе, достаточно иметь кусок пенофола и гордиться тем, что не надо покупать туристическую пенку. В ходовом летнем походе по горам такой вариант будет рабочим… даже не знаю, где 🙂 В основном, нигде.

Неплохо кстати, иллюстрируется всё это и иным примером. Если кто-то в суровых с точки зрения зимних температур горах приходил на сильно промороженный приют и пытался переночевать там на нарах, то, думаю, он удивлялся, насколько они холодные даже по сравнению с предыдущими ночёвками в снегу. Зачастую толщины коврика там реально не хватает. (Я говорю о тех приютах, которые не отапливаемы, либо отапливаемы частично, без возможности прогрева массы мебели и стен). В промороженных помещениях температура мебели и стен изнутри обычно ниже на 1-3 градуса, чем температура снаружи в тени.

Степень термического сопротивления коврика, которая характеризует его способность предотвращать потери тепла вниз от живого и пока ещё тёплого туриста, «описывается» такой величиной, как R-Value. Чем он выше, тем на более холодном поверхности можно спать нам без риска для здоровья.

Едем дальше. Показатель R-Value для обычной ижевской пенки 8 мм находится что-то в районе 1,5. Согласно такой, неудовлетворительно звучащей, цифре, его применение ограничено температурами примерно +5 градусов. Что, вроде бы означает, что даже в летних горах с таким ковриком можно вымерзнуть на раз.

Я выскажу несколько крамольную для многих мысль – несмотря на абсолютизм показателя R-Value, он широко используется в маркетинге как средство продажи дорогих самонадувастиков, которые действительно тёплые, комфортные и стоят в 10-20 раз дороже.

Из текста выше, мы узнали, что:

  • В отношении коврика нам важна температура поверхности земли, на которой мы спим, а не температура воздуха.
  • Температура поверхности не всегда равна температуре воздуха.

Голый камень, пожалуй, ближе всего ночью по температуре к воздуху. Я поэтому и экспериментировал с бетонным полом. На деле всё не так страшно, часто есть варианты поставить палатку на траве или мху и тому подобное.

Зимой ситуация может различаться. Если снега лежит много, то, как правило, температура у земли или поверхности земли будет теплее, чем воздуха. Если очень много, то однозначно выгоднее закопаться хотя бы частично – внутри глубокого сугроба в теории температура выше примерно на 5 градусов, на практике (из-за того, что мы снег примяли) разница меньше, но она всё же есть.

Добавляем сюда также и тот промежуток температур, при котором теплопотери вниз являются допустимыми, так как теплопродукции достаточно. Не стоит, правда, забывать о том, что при высоком утомлении и энергодефиците теплопродукция снижается (статья «Холодовая усталость»).

То есть, есть варианты, как рациональнее распорядиться своим спальным комплектом. По зёрнышку добавится одеждой, спальником, подложенным рюкзаком и т.п. Это может помочь как в случае прямой необходимости, так и для экономии средств и веса рюкзака.

В итоге мы приходим к выводу, что не всё так страшно с R-Value, как нам часто рассказывают, особенно если абстрагироваться от вопроса комфорта – турист должен страдать, одним словом. Осознавая также тот факт, что голова туристу дана не только для того, чтобы загружать в неё сублимат и материться на обледенелом склоне, умеючи можно вполне ходить с меньшими усилиями и, главное, затратами.

Дополнительные материалы по теме:

Почему греет спальный мешок

Холодные ночёвки

Сон туриста и зачем он ему нужен

Из чего складывается комфортный сон в походе

Теплоизоляционные свойства снега или почему спать в нём холодно

Особенности строительства снежных нор и ночёвок в них

Подстилка из подручных материалов или что делать когда нет коврика

Leave a Reply