COVER – Kick-off Alexandra De Raeve, Joris Cools, Hans Bossaer Peter Van Ransbeeck, Mathias Vermeulen, Benjamin Van Der Smissen 15 oktober 2013, Centexbel
Inhoud Context – rationale – probleemstelling - doelstelling Werkpakketten & planning Literatuur Status: Prototype Resultaten
Wettelijke context • 89/391/EEC (kaderrichtlijn voor arbeidsveiligheid) • 89/656/EEC (richtlijn voor minimale vereisten voor persoonlijke beschermingsmiddelen) • 89/686/EEC (PPE richtlijn)
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
4
Politieke context • EU Lead market initiative Policy tools
Standardisation Labelling Certification
Legislation
Public procurement
Complementary Actions
eHealth
EU Recommendation for interoperability
Exchange of best practices
Call for network of procurers
EU Patient Smart Open Services pilot founded
Sustainable construction
2nd generation Eurocodes
Screening of national building regulations
Network Contracting Authorities
Upgrading of skills of construction workers
Protective textiles
SME involvement in standardisation
Technical Harmonisation
Network Contracting Authorities
7 research projects selected for funding
Product performance Inventory of legislation Encourage Green standards affecting the sector Public Procurement
Advisory Group for Bio-based Products
Lead Market Area
Bio-based products
Recycling
CEN Packaging Standards
Waste Framework directive
Encourage Green Public Procurement
Eco-innovation observatory
Renewable energies
Minimum energy performance standards
Mandatory national targets for 2020
Improve knowledge on demand barriers
Overview of all programmes and funds
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
5
Rationale • Comfort (thermofysiologisch) is een essentiële vereiste bij PPE om het gewenste niveau van veiligheid en welzijn in specifieke arbeidsomstandigheden te behalen Comfort = Perceptie van welbehagen Physiologische condities
Psychologische condities
Thermophysiologisch comfort : thermoregulatie & vochthuishouding
Sensorieel comfort
Esthetiek
Materiaal Design
Materiaal Fit
Design Fit
Fit
Assemblage methode
Kwaliteit
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
6
Rationale • Testmethodes voor thermofysiologisch comfort van materialen: – Warmte- en vloeistoftransport (sweating hot plate) – Luchtdoorlaatbaarheid – Waterdichtheid/Waterafstotendheid
• Beperkingen: link met kledij en de menselijke ervaring
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
7
Rationale • Testmethodes voor thermofysiologisch comfort van kledij: – Warmte- en vloeistoftransport (thermal manikin, sweating torso) – Draagtesten
• Beperkingen: kost, tijdrovend, weinig validatiestudies • M/509 EN (CEN BT WG8) 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
8
Probleemstelling • Nood aan het ontwikkelen van computer gebaseerde predictieve modellen die het effect van materiaalkeuze en design opties zoals lengte van het kledingstuk, positie van openingen, pasvorm en maatvoering, … kunnen voorspellen
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
9
Doelstelling • Ontwikkeling van een virtuele simulatieomgeving: – op basis van generieke en gepersonaliseerde avatars (bodyscan) – evalueren van thermo-fysiologisch draagcomfort van kleding
• Validatie – in vitro (ism Centexbel: thermal manikin, skin model) – in vivo metingen van thermo-fysiologisch comfort
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
10
Doel en belang • Ontwikkeling van een virtuele simulatieomgeving: – op basis van generieke en gepersonaliseerde avatars (bodyscan) – evalueren van thermo-fysiologisch draagcomfort van kleding
• Validatie – in vitro (ism Centexbel: thermal manikin, skin model) – in vivo metingen van thermo-fysiologisch comfort
• Belang voor onze industrie wordt nog versterkt door de recente aanbevelingen van de CEN werkgroep – Welke eenvoudige, objectieve en kostenefficiënte testmethodes er moeten ontwikkeld worden om het comfort en de ergonomie van beschermkledij te evalueren? – Eén van de pistes die hierbij naar voor geschoven wordt, is virtueel testen.
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
11
PWO project - COVER • COVER - Clothing Comfort Virtual Engineering: Virtuele Engineering van Thermo-Fysiologisch Kledingcomfort • Projectcoördinator : Peter Van Ransbeeck, Mechatronica en collega’s Mathias Vermeulen, Benjamin Van Der Smissen • Copromotor : Alexandra De Raeve, Mode-, Textiel- en Houttechnologie en collega’s Joris Cools, Hans Bossaer
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
12
Virtueel Engineering Platform Conventionele < = > Virtuele engineering Werkpakketten Planning Mijlpalen - leverbaarheden
Conventionele < => Virtuele engineering A. Mao et al. / Computer-Aided Design 43 (2011) 1854–1869
COVER Kick-off design and engineering thermal design. PVR - AD Fig. 16. 27/11/14 Comparison between the conventional
14
Werkpakketten
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
15
Planning
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
16
Mijlpalen - Leverbaarheden
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
17
Literatuur
WP 1: Literatuurstudie - technologie verkenning • De integrale koppeling methodologie tussen heterogene codes in virtuele manikins; • De manieren van data uitwisseling en customization (dynamische randvoorwaarden, controle parameters, command en expression language, API en file interface); [28,29,31] • Technologieverkenning van de interfacing tools die aanwezig zijn binnen de beschikbare softwarepakketten in de beide vakgroepen. • Studie van thermo-regulatiemodellen en comfortmodellen (lokaal en globaal) met bijhorende software toepasbaar voor thermo-fysiologische modellering van kledingcomfort [37,42] • Gebruik van pre-processors voor het bewerken van oppervlakte representatie van generieke en gepersonaliseerde avatars op basis 3D antropometrische data ( bodyscanner) en gebruik van heterogene CAD-CAE software pakketten [26-37,42-47]. 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
19
Literatuur - Methodologie
• De integrale koppeling methodologie tussen heterogene codes: vb.
27/11/14
COVER
Kick-off
Figure 4, The model data exchange process
PVR - AD
20
Literatuur – Virtuele engineering - vb A. Mao et al. / Computer-Aided Design 43 (2011) 1854–1869
1855
Body Thermal Comfort
Climatic conditions
Air temperature
Air velocity
Clothing insulation
Activity levels
Radiation temperature
Air humidity
Metabolic rate
Thermal functions Wearing mode
Activity 1866 duration
Clothing style
A. Mao et al. / Computer-Aided Design 43 (2011) 1854–1869
Fig. 1. The factors of thermal comfort of the human body.
ulation and visualization, and scenario ver, their functions are the geometrical al behavior simulation of the clothing. esigners and manufacturers to achieve ons of the clothing, which requires the d on the clothing’s thermal behaviors. brings new challenges to the designers (i) it needs to develop knowledge about ms and influence factors of the thermal e textile material or even in the human ent system during the wearing time, and owledge to easily and quickly realize the n of clothing with low cost. s able to find many literature on the physoretical models of the thermal behaviors d the human body thermoregulation sys27/11/14 ing–human body system [11–20]. These ubstantial foundation in simulating and
able to have a fine solution with short design cycle and low design cost according to the practice. This paper proposes a strategy of computer-aided clothing thermal engineering design, which provides a systematical approach to integrate multi-disciplinary knowledge and develop engineeringoriented design tools for the designers and manufactures to carry out 1D, 2D and 3D thermal engineering design. This strategy will offer the designers and manufacturers cost-effective solutions with versatile user-friendly design tools to achieve desirable thermal functional clothing for various wearing scenarios. The development of this strategy begins from the investigation of the role of clothing in the thermal comfort of human body. Then the multidisciplinary framework is presented to integrate the knowledge from the diverse fields of physical, physiological, mathematical, computational and software sciences. The computational simulation capacity is realized to convert the knowledge into computFig. 13. Wearing protocol of functional cycling sportswear. COVER Kick-off PVR - AD ing power by addressing the important issues of multi-scale model integration, data availability of characteristic parameters and hiTable 3
21
Literatuur – Virtuele engineering A. Mao et al. / Computer-Aided Design 43 (2011) 1854–1869
1867
A. Mao et al. / Computer-Aided Design 43 (2011) 1854–1869
1
Fig. 14. 3D thermal engineering design of functional cycling sportswear.
Fig. 14. 3D thermal engineering design of functional cycling sportswear.
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
Fig. 15. Temperature distributions of the cycling sportswear at different zones.
22
work CoSimA+ (Co-simulation mathematical thermo-physiological model is adapted ) for coupling such heterogenewhich may be further coupled to a clothing model. odes in distributed environments Empirical models for thermal sensation and local manner. The framework is based thermal comfort perception are as well connected. De manieren data uitwisseling customization [28,29,31] tware• components suchvan as the The developedenapplication framework allows further tion Engine ICE, the QT library controlling sensor hardware of a physical thermal dynamische randvoorwaarden ualization – toolkit. It provides manikin, for example, by varying the heat flux controle parameters e, observe– and modify ongoing emitted by a sensor as predicted by the thermocommand en expression language model. to connect– sensor hardware, as physiological APIwell en file interface ween codes– are defined by – language vb e definition (IDL). The s the use of parallel computing
Literatuur – Data uitwisseling - Interface
N
cal responses of the human body -uniform environmental thermal comes along with the need to simulation models. Usually, e coupled in a weak manner monolithic solver and taking ng well-suited solvers for each Figure 1 Integrated coupling methodology lysis includes multiple physical y software, legacy 27/11/14 simulationCOVER Kick-off - AD 23 A middleware application therefore PVR needs to provide s), or even database applications
humidity are accounted for simultaneously. The insulation resulting from clothing can be uniquely assigned to each body part.
(hands not shown here)
Literatuur – Thermoregulatie – Fiala model Discretization of the thermal manikin
Global boundary conditions: Respiration (convec.& evapo.)
sun convective heat loss
warm arterial blood cloth skin
radiation heat loss
radiation (long-wave)
fat
Thermal Manikin - FIALA-FE Thermal Manikin - FIALA-FE
muscle bone
contact heat loss
evaporation
Tbl,a
Human blood flow system (in reality)
Qx =hx (Tbl,a–Tbl,v)
radiation (short- wave)
Tblp
(sweating) heat convection an integrated FIALA-FE, manikin has been developed based on the latest research results in the area of thermo-physiology for conduction results in the area of thermo-physiology fo FIALA-FE, an integrated manikin has been developed based on the latest research the simulation of human thermal responses and thermal comfort predictions. Life-like simulations can be performed taking into evaporative heat loss the simulationaccount of human thermal responses and thermal comfort predictions. Life-like simulations be and performed such aspects as blood flow, breathing, evaporation, metabolic responses, sweating, shiver, cardiaccan output a completetaking into cooled Tbl,v steam venous blood energy balance between thebreathing, manikin andevaporation, its environment. account such aspects as blood flow, metabolic responses, sweating, shiver, cardiac output and a complete contact
energy balance between (conduction) the manikin and its environment.
⎛ ∂ 2T ω ∂T ⎞ ∂T ⎜⎜ regulations: ⎟⎟ + qmRegulations ( k Tthe T ) = nervous + + ρ bl w bl c blof ρc bl ,a −central 2 Local { 144 42444 3 r ∂r t system: ∂r 12∂3 external ⎞ 42443⎠ metabolism T ∂T1⎝4 ∂ blood heating
Tsk,i
Thy,0
heat storage
Vasoconstriction
∆ + The thermal manikin FIALA-FE is fully integrated in our Bioheat equation (Pennes 1948) Skin blood flow ® THESEUS-FE . It is a Tpowerful tool providing thermal solver Tsk,i,0 sk,i Vasodilatation ∆ which Σ then can comfort indices globally and locally, be used for + optimization. Q10-Effect: The thermal manikin FIALA-FE is fully integrated in our Tsk,i,0
- Metabolism
® in a vehicle for example can be fully coupled with manikin It is a powerful tool providing thermal solver THESEUS-FE - The Muscle blood. flow Sweating the surrounding ambiance, whereby convection, radiation Σ comfort indices globally and locally, which then can be used forand Ti dTsk,i contact∆ with the seat as well as evaporation, breathing and + dt optimization. humidity - are accounted for simultaneously. The insulation
Passive system
Ti,0 resulting fromfor clothing can becan uniquely assigned to each body The manikin in a vehicle example be fully coupled with 27/11/14 COVER Kick-off part.
the surrounding ambiance, whereby convection, radiation and
body elements
conduction - Skin blood flow Skin
body elements
⎛ ∂ 2T ω ⎟⎟ conduction k ⎜⎜ 2 + qm + ρ bl w bl c bl (Tbl ,a − T ) = ρcheat storage + { 144 42 3 Q10-Effect: r r r t ∂ ∂ Thy444 Hypothalamus ⎠ 1Shivering 2∂3 1⎝44244-Bioheat 3 Sweating equation (Pennes 1948) ∆ blood heating metabolism +
head
(brain) FIALA-FE combines both passive and active internal system in a complex model that reaches ahead good neck shell model solid model Muscle (brain) fit with experimental results. Blood flow blood flow external through the arteries internal transports heat and causes thorax neck shell model solid model a warming of the body. In cold environments the blood vessels contract (vasoconstriction), causing blood flow to be restricted or slowed, thorax retaining body heat and increasing vascular resistance, thus causing less heat to reach the bone skin surface. In warmer environments blood muscle vessels widen (vasodilatation). The flow of FE blood is increased due to a decreasefatin vascular resistance and more heat reaches the surface of skin bone the skin. (hands not shown here) muscle
PVR - AD
Discretization of the thermal manikin
fat
24
FE
Literatuur – Thermoregulatie
assess the thermowith its environment rm, comfortable or
rmal state, and local the seat contact zone mfort models are part es or heat fluxes have for thermal manikin compatible, e.g. the quires manikins with cal skin temperatures. models (like PMV) la's manikin more or
Global response functions: mean skin temperature 40 [°C]
40
35
THESEUS-FE PhD thesis Fiala Experiment
30
35
forehead
30
25
[minutes]
20 0
60 300
25 40 0
120
metabolism (shivering)
[W]
60
35
120
chest
200 30
100 25 35
0 0
60
40
0
30
60
120
arm
ambient temperature
30
given) skin and core om measurements or dated local thermal n with Zhang's local
climate chamber test eley). Humans under ndary conditions had led to mathematical
Local response functions: (skin temperatures)
25
20 20
10
0 35
0 0
60
60
leg
30 25 Decreasing skin 20 temperatures after environmental cooling at 5°C
27/11/14
COVER
Kick-off
120
0
60
120
The manikin FIALA-FE delivers transient thermal
PVR - AD
25
Literatuur – Thermoregulatie 438
Int J Biometeorol (2012) 56:429–441
Fig. 4 Block diagram of the thermoregulatory system model (redrawn from Fiala et al. 2001, 2010). The central nervous system thermoregulation (CNS) accounts for overall changes in muscle metabolism by shivering (and the corresponding changes in muscle blood flow), skin blood flow by vasodilatation and vasoconstriction, and skin moisture excretion by sweating. The model uses temperatures of the skin (Tsk)
and of the head core (hypothalamus, Thy) as well as the rate of change of skin temperature (dTsk,i /dt) as input signals into the regulatory centre. The local autonomic regulation employs local skin and tissue temperatures, Tsk,i and Ti, to modify local sweat rates, local blood flows, and tissue metabolic rates
where β0,i arises from the basal skin blood flow SBF0,i: β0,i =ρbl c27/11/14 are distribution Kick-off coefficients bl SBF0,i; adl,i and acs,i COVER (Table 4); Tsk,i and Tsk,i,0 are the actual and the reference
The model predicts perceptual responses from physiological body states (Fiala et al. 2003). Comfort PVR - AD experiments involving over 2,000 male and female
26
4.0
Literatuur – Thermoregulatie 2.0
1.4 20.0
Fiala Model Digital Mannequin The Tin Man The Block Man Experimental data (de Dear et al.)
18.0 16.0 14.0 hc (Wm-2/K)
0.0 often show elevated h ’s in numerical ale body c 0 0.2 0.4 0.6 1 1.2 lts. On the mean heat transfer 0.8coefficient of Va (m/s) le body, however, the impact of these parts is Figure 5 Three shapes compare ted due to (1) relatively small skintoarea of these s, (2) some of the parts (e.g. breasts) are covered lothes in normal circumstance, and (3) change of y posture and the direction of air movement may ce hc values of these parts.
12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0
Figure 6 Distribution of local hc on the 3 models
CONCLUSION This paper presents some thoughts about issues of human environmental heat transfer simulation. In Figure 4 Three shapes to compare particular, we discussed uncertainty sourcesKick-off in both 27/11/14 COVER numerical and experimental methods. Wide
0
0.2
0.4
0.6 0.8 Va (m/s)
1
1.2
1.4
Figure 5 Three shapes to compare
PVR - AD
27
Literatuur – Globaal comfort model – Een beoordelingsmethode van de mate van ontevredenheid met het thermisch binnenklimaat is ontwikkeld door Fanger (NEN-EN-ISO 7730) gebaseerd op de
Fanger (NEN-EN-ISO 7730) – PMV index Voorspelde mate van ontevredenheid: PPD = predicted percentage of dissatisfied. Voorspelde gemiddelde uitspraak: PMV = predicted mean vote Op basis van de PPD kan een gemiddelde uitspraak over de mate van het comfort worden gedaan via de PMV die zich beweegt van +3 tot -3.
Voorspeld percentageCOVER ontevredenen (PPD) als functie van de voorspelde gemiddelde 27/11/14 Kick-off PVR - AD uitspraak (PMV)
28
cool
warm
Literatuur model -3 -2– Globaal -1 0 comfort +1 +2 +3 – Fanger 7730) - PMV index The PMV is (NEN-EN-ISO defined as follows: PMV = (0.303e −0.036 M + 0 .028) ⋅
(M − W ) − 3.05 ⋅ 10 −3 [5733 − 6.99(M − W ) − pa ] − 0.42[(M − W ) − 58.15] − 1.7 ⋅ 10−5 M (5867 − pa ) − 0.0014M (34 − Ta ) 4 4 − 3.96 ⋅ 10 −8 f cl [(Tcl + 273) − (Tr + 273) ]− f cl hc (Tcl − Ta )
,
where
• M, metabolisme, T = 35.7 − 0.028(M − W ) • W, clexterne arbeid , −8 4 42 I clkleding 3.96 ⋅10 thermische f cl (Tcl + 273weerstand ) − (Tr + 273(m ) K/W). + f cl hc (Tcl − Ta ) • Icl−is
{
• 1-42• • • • •
[
]
}
(It is the resistance to sensible heat transfer provided by a clothing ensemble. The definition of clothing insulation relates to heat transfer from the whole body)
fcl is the ratio of clothed surface area to nude surface area; Tcl is de kleding oppervlakte temperatuur(°C). Ta is lucht temperatuur(°C); pa is de waterdamp partiële druk (Pa) hc is de convectieve warmtetransport coëfficiënt (W/m2/K); … 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
29
seat heating systems, functional clothing etc.
Literatuur – Globale en lokale Comfort modellen Fanger Fanger (1970) (1970)
Fiala Fiala (1998) (1998)
Assessment of equiv. temperatures
DTS-Index DTS-Index
(EN ISO 14505-2) (EN ISO 14505-2)
•activity level •global boundary cond.: air- and wall temperature, air-velocity, humidity •clothing
•mean skin temperature •core temp.
local heat loss values
•locale skin temperatures •mean skin temperature •core temperature
stationary, global
dynamic global
stationary, local + global 6 assessment regions
dynamic, local + global 13 body parts
Remarks
not coupled with thermal manikin response
DTS similar to PMV
differing assessment for summer and winter clothing
model also provides max. thermal comfort value ⇒ applicable for optimization
Handicap
•not applicable for contact boundary conditions •model requires global cloth. definition (clo-value)
less validated for dynamic load cases
compared with Zhang: localecomfort local comfortpredictions predictions are quite undifferentiated
•very complex model •results sometime not transparent ("black box")
Output (Indices)
global therm. sensation on a 7-step-scale -3 .. cold -2 .. cool -1 .. slightly cool 0 .. neutral +1 .. slightly warm +2 .. warm +3 .. hot
local therm. sensation and comfort on a 5-step-scale 1 .. too cold (uncomfort.) 2 .. cold (but comfort.) 3 .. neutral (comfortable) 4 .. warm (but comfort.) 5 .. too warm (uncomfort.)
global and local therm. sensation on a 9-step-scale, from -4 (very cold) to +4 (very hot)
PMV-Index PMV-Index Input
Validity
27/11/14 COVER inKick-off Thermal Comfort Models THESEUS-FE®
Zhang Zhang (2003) (2003) Local Local comfort comfort model model
thermal comfort on a 9-step-scale, from -4 (very uncomfortable) to +4 (very comfortable)
PVR - AD
30
Prototype Werkpakket 2 Casus 1 Pre-processing
WP 2: Ontwikkeling virtuele engineering platform voor thermo-fysiologische simulatie van kleding • De ontwikkeling en testen van de virtuele manikin gebeurt in 3 fasen: (1) (generieke/gepersonaliseerde) avatar zonder kleding; (2) (generieke/gepersonaliseerde) avatar met kleding (3) (generieke/gepersonaliseerde) avatar zonder en met kleding met thermoregulatie en comfortmodel
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
32
Prototype - Casus 1
(a) (b) (c) Virtueel 3D prototyping (Modaris 3D Fit): visualisatie van avatar met broek: (a) stiksels en naden; (b) patroondelen en (c) drukpunten (indicatie voor de ruimte tussen kleding en avatar) [23]. 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
33
wordt.(Scan to 3D)
Pre-proces
3.3 Overzicht Scanto3D Open or scan Data
Open Cloud point or Mesh File or start Next Engine Scan
Run Mesh Preparation to: Align Eliminate Noise Reduce size Smooth Fill holes
Prepare Data
Convertto Solid
Create section & boundary curves or import discrete curves using the curve wizard
Create 2d & 3d sketch curves against mesh
Build surfaces from curves
Automatic solid creation wizard
Guided surface creation wizard
Edit feature lines
Trim &knit
Solid model
27/11/14
Figuur 14: Overzicht werking scan to 3D(Scan to 3D)
COVER
Kick-off
PVR - AD
34
3.4 Werkwijze mesh-> Surface
Mesh -> Surface
Open Data
Prepare Data
Convert to surface
Merge meshes
Open mesh File
Mesh prep wizard
Extraneous Data Removal
Fill holes
27/11/14
COVER
Kick-off Figuur15: Handleiding mesh to surface deel 1
PVR - AD
35
Mesh -> Surface
Open Data
Prepare Data
Convert to surface
Surface wizard
Guided creation Mesh split
Surface wizard
Automatic creation Surface detail / Feature lines
Surface
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD Figuur16: Handleiding mesh to surface deel 2
36
Mesh -> Surface
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
37
4.1.1 Manikin
Surface -> Solid
Step file
Convert to solid body
Step file
Open step file
Offset
Filled surface
Knit surface
27/11/14
COVER
Figuur 21: Overzicht handleiding manikin Surface to solid deel 1
Kick-off 2012-2013
PVR - AD
35
38
Surface -> Solid
Step file
Convert to solid body
Step file
Planar surface
Surface cut
Mirror
Save as step file
Figuur 22: Overzicht handleiding manikin Surface to solid deel 2
27/11/14
COVER
Pre-kick-off2012-2013 PVR
36
39
Surface -> Solid
Step file
Convert to solid body
Step file
Open step File
Filled surface OF boundary surface
Knit surface
Extend surface
Combine
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD Figuur 24: Overzicht handleiding kleding Surface to solid deel 1
40
Surface -> Solid
Step file
Convert to solid body
Step file
Planar surface
Surface cut
Mirror
Save as step file
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD Figuur 25: Overzicht handleiding kleding Surface to solid deel 2
41
CAD – CAE omgeving http:// www.solidworks.co m/sw/resources/ videos/demo-librarysimulation.htm
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
42
Surface -> Solid
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
43
Prototype - resultaten Modaris data Rekenrooster Stroming rond lichaam, rond kleding en tussen kleding en lichaam Temperatuur, vochtigheid Convectieve warmte, Stralingswarmte Globale comfortparameters
Casus 1
(a) (b) (c) Virtueel 3D prototyping (Modaris 3D Fit): visualisatie van avatar met broek: (a) stiksels en naden; (b) patroondelen en (c) drukpunten (indicatie voor de ruimte tussen kleding en avatar) [23]. 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
45
voor de manikin en als laatste nylon-66 voor de broek.
Pre-processing
Figuur34: Call-outs simulatie manikin 27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
46
Rekenrooster 5.3.1
Visualisatie rekenrooster
Figuur 35: Resultaat rekenrooster
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
De resultaten van het rekenrooster zijn in bovenstaande figuur weergegeven. Doordat narrow
47
Rekenrooster in en buiten het lichaam, tussen en in de kleding
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
48
Convectieve warmteafgifte 5.3.2
Visualisatie natuurlijke convectie
Figuur 36: Resultaat natuurlijke convectie
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
In deze figuur zie je de simulatie van de natuurlijke convectie door de warmteafgifte van de
49
5.3.2 Visualisatie mean radiant temperature
Stralingswarmte
Figuur 37: Resultaat mean radiant temperature
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
Mean radiant temperature is gelijk aan de gemiddelde stralende warmte overdracht van het
50
Globale comfortparameter 5.3.3 Visualisatie comfortparameter PMV
PMV adering
de hand
el veel oor kan Figuur 39: Schaalverdeling PMV (PMV)
50
27/11/14
COVER
Kick-off Figuur 38: Visualisatie comfort parameters
PVR - AD
51
Simulaties-postprocessing
(a) (b) (c) HoGent prototype Virtuele Manikin (oktober2013) simulatie van niet-stationaire turbulente natuurlijke convectie stroming en warmteoverdracht (convectie, geleiding en straling) in het lichaam de kleding en de omgeving; (a) avatar met broek en volumerekenrooster; (b) snelheidsvectorveld; (c) rekenrooster, temperatuur en stroming in en rond been/broek (animaties in Bijlage E) [23]
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
52
Validatie In-vitro validatie In-vivo validatie
Werkpakketten
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
54
Door ISO is een methode genormeerd waarmee de weerstand bepaald kan worden. Het bestaat uit een 100% vochtige plaat die verwarmd wordt. Het monster wordt op deze plaat gelegd. Over het monster wordt een geconditioneerde luchtstroom in stand gehouden. De elektrische energie, benodigd om het water in de plaat op temperatuur te houden wordt gemeten. De weerstand wordt uitgedrukt in Pa.m²/W, dit is de zogenaamde Ret-waarde. Het Bekleidungsphysiologisches Institut Hohenstein heeft veel onderzoek verricht naar de correlatie tussen de weerstand tegen waterdamptransport en het effect tijdens dragen. Hierbij is gebruik gemaakt van gegevens van proefpersonen die met standaard kleding een bepaalde arbeid in wisselende klimaten verrichtten. [19]
WP 3: Validatie virtuele manikin m.b.v. NEWTON en skinmodel (Centexbel)
De genormaliseerde methode beschreven in ISO 11092 of EN 3109213, het zogenaamde skin model, simuleert de transfer van warmte en vocht die in de nabijheid van de menselijke huid plaatsvindt. Voor deze meting wordt de omgevingstemperatuur ingesteld op 35 °C. Op de plaat wordt een Figuur 4: hotplate of skinmodel cellofaanfilm aangebracht die ervoor zorgt dat enkel waterdamp wordt doorgelaten en vermijdt dat vloeibaar water erdoor gaat. Aangezien de temperatuur van de plaat eveneens 35 °C bedraagt, zal wanneer de plaat droog is er geen warmteuitwisseling plaatsvinden. De plaat is evenwel gevuld met water waardoor de verdamping van het water door zijn latente warmte de neiging heeft om de plaat af te koelen. Een monster dat wordt geplaatst op het cellofaan zal in min of meerdere mate de waterdamp doorlaten. Naargelang de resistentie van het monster tegen verdampen, zal men meer of minder warmte moeten toevoeren om de temperatuur van de plaat constant op 35 °C te houden. Deze warmtehoeveelheid is Figuur 5: schematische voorstelling van de opstelling voor het bepalen van R omgekeerd evenredig met de resistentie tegen verdampen van het monster. Analoog met de meting Vanuit fysiologisch oogpunt wordt een textielmateriaal ‘beter’ beoordeeld naarmate zijn resistentie van de thermische resistentie is deze warmtetoevoer voor de resistentie tegen verdampen. tegen verdampen kleiner is (R ) en bijgevolg de waterdampdoorlaatbaarheid groter. Hierdoor ismaat het et
et
immers gemakkelijker om zweet van de drager te laten evaporeren. [19]
(1) avatar zonder kleding; (2) avatar met kleding en (3) avatar (zonder en met kleding) met thermoregulatie en comfortmodel.
Voor de norm EN 343 (Kleding voor bescherming tegen regen) zijn de limietwaarden de volgende: Klasse 1: Klasse 2: Klasse 3:
Ret > 40 m².Pa/W 20 m².Pa/W < Ret ≤ 40 m².Pa/W Ret ≤ 20 m².Pa/W
Figuur 6: pictogram EN 343
Waarbij de klasse wordt ingevuld op de plaats van de ‘Y’ in het pictogram.
Indien het resultaat van de waterdampdoorlaatbaarheid een klasse 1 is, dan moet er naast de klasse staan “restricted wearing time14”, wat verder dient te worden uitgelegd in de gebruikersinstructie van het kledingstuk. Deze aanbevolen maximum draagtijd is afhankelijk van de omgevingstemperatuur buiten het kledingstuk. Zie tabel 5. [22] Tabel 4: aanbevolen maximum draagtijd in minuten voor een volledig uitrusting bestaande uit een jas en broek zonder thermische voering
13
NBN EN 31092 : 1994: Omgevingstemperatuur
Aanbevolen maximum draagtijd bij klasse:
Textiel1 - Bepaling van de fysiologische eigenschappen - Meting van de warmteweerstand en waterdampweerstand 2 3 Ret (sweating > 40 20 < Ret ≤ 40 Ret ≤ 20 onder stationaire voorwaarden guarded - hotplate test) (ISO 11092 : 1993) 25°C 20°C 15°C 10°C 5°C
60 75 100 240 onbeperkt
105 250 onbeperkt onbeperkt onbeperkt
27/11/14
205 onbeperkt onbeperkt onbeperkt onbeperkt
COVER
rtex-wp1-rp1-katarkteriseren-van-comforteigenschappen 14
Kick-off
Pagina 18
PVR - AD
55
customized to include a dynamic data stream for communication with the external model. Manikin skin temperature, heat flux, and current sweat rate were output in the data stream, along with ambient temperature and relative humidity. RadTherm analysis software was modified to include a corresponding interface layer for the manikin data stream. A compatibility model was built within RadTherm to map the 26 Newton manikin zones to corresponding nodes in the Human Comfort Module.
Manikin PC2: uitbreiding Newton Manikin => + thermoregulatie + comfort model Environment Thermal Exchange - Convection - Conduction - Radiation - Sweating Latent Energy - Garment Effects
Configuration - Region-Node Mapping - Newton Thermophysical Properties User Inputs - Metabolism - Respiration volume and frequency - Simulation time-step
Newton Thermal Manikin ThermDAC Software Manikin regulation Graphical displays Data logging User interface
Skin temperature Surface heat flux
RadThem Simulation Software
Skin Temperature Ambient Temp and RH
Heat Flux Setpoint Perspiration Rate
Tissue heat transfer Circulatory mass transfer Regional metabolic Qgen Sweating control functions Respiratory heat transfer
Core temperature Local and global comfort
Figure 2 – Manikin-Model Data Stream
27/11/14
COVER
Initial work by TAI and MTNW focused on developingPVR a data- exchange protocol Kick-off AD 56and optimizing the compatibility model to achieve stable regulation of the simulator. The
WP 4: PBM’s thermo-fysiologische comfortstudie en validatie In-vivo studie (bvb.): (1) pasvorm: 3 pasvormen kunnen gebruikt worden (strak, normaal, los); (2) niveau van activiteit en (3) omgevingsconditie (klimaat). De statistische verwerking van subjectieve gewaarwording en infrarood thermo-grafische meetresultaten
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
57
Hogeschool Gent, Centexbel, Creamoda, IVOC, FBT, Fedustria, Devan Chemicals, en EROV waarbij alle activiteiten rond opleiding, onderzoek en dienstverlening mede met de expertise van deze centra worden gebundeld ten gunste van de sectoren binnen de textiel- en kledingfilière. Binnen de missie van MoTIV zijn innovatie stimuleren en samenwerking en netwerking bevorderen tussen de verschillende actoren in die filière belangrijke aspecten. De doelgroepbedrijven zijn vertegenwoordigd binnen dit samenwerkingsverband. We voorzien dus volgende verspreidings- en valorisatieacties:
WP 5: Technologieverspreiding en valorisatieactiviteiten Tabel 1: WP5: Verspreindings- en valorisatieacties Kanaal
Bereik en doel Kick off Open voor alle geïnteresseerde bedrijven. Toelichting van het project zodat bedrijven het potentieel voor hun bedrijf kunnen inschatten en kunnen beslissen om toe te treden tot de gebruikerscommissie. Bijeenkomsten van de 3 à 4 maal per jaar worden de resultaten besproken met de leden van de stuurgroep gebruikersgroep. Websites Workshops/events
2
LED Publicaties
• • • • • • • • •
Congressen en beurzen
•
Publicatie op de websites van de betrokken vakgroepen en PURE Bekendmaking via andere geschikte websites (MoTIV, Febelsafe) TiO3 inspiratieatelier MoTIV events (2x/jaar, 70 deelnemers) Texstream event (jaarlijks, 250 deelnemers) Ontbijtsessies en horizonverkenningen Centexbel (25-40 deelnemers) Informatiekanalen LED ‘Design en technologie voor textiel, kleding en hout’ Nieuwsbrieven van Fedustria (Fedustria Info), Creamoda (Fashion Flash), IVOC (Ivocatief), Febelsafe (SafeDate) nationale & internationale tijdschriften: Unitex, Veiligheidsnieuws, Melliand Textilberichte, … Techtextil/Avantex, International Conference on protective clothing, International Coating Congress (Unitex), AITEX conference, Secura, A+A, etc.
In samenwerking met IVOC (Confectie en Textielverzorging in Opleiding) enPVR COBOT 27/11/14 COVER Kick-off - AD (sectoraal 58 vormingscentrum van de textielnijverheid) zullen gespecialiseerde opleidingen rond comfort en
WP 5: Technologieverspreiding en valorisatieactiviteiten
27/11/14
COVER
Kick-off
PVR - AD
59
