22 augustus 2016 | Michael Kerkhof

Warm weer en de vochtbalans

We hebben allemaal wel eens zo’n ideale race meegemaakt: snel parcours, lekker vlak, windstil weer, lekker groepje en ideale temperatuur. Maar wat is dat eigenlijk, de ideale temperatuur? We zagen eerder al dat bij een hogere temperatuur de dichtheid van de lucht lager is, zodat we minder last hebben van de luchtweerstand. In dit artikel behandelen we de invloed van de temperatuur op het vermogen van onze menselijke motor zelf.

In de praktijk spelen hebben 2 factoren invloed op de prestaties van onze menselijke motor:

– 1. Bij te lage temperatuur zijn we genoodzaakt om extra kleding aan te doen om te voorkomen dat we last krijgen van de kou en ons lichaam te veel afkoelt. Extra kleding leidt tot extra gewicht en belemmert onze bewegingsvrijheid.

– 2. Bij te hoge temperatuur krijgen we problemen om de warmte die we zelf produceren bij het hardlopen kwijt te raken en lopen we het risico op oververhitting en uitdroging door het zweetverlies.

Ervaringen bij het hardlopen
Bij het hardlopen zijn enkele interessante studies gerapporteerd waarbij men op basis van statistische analyses heeft gekeken naar de optimale temperatuur in de praktijk. In de eerste studie is gekeken naar de optimale temperatuur als functie van de afstand. Hierbij werd de praktijkervaring bevestigd dat de optimale temperatuur voor sprinters veel hoger is dan voor lange afstandslopers. Dit is bekend en wordt verklaard door het feit dat sprinters vooral hun anaerobe systemen gebruiken en de spieren voldoende opgewarmd moeten zijn om momentaan topprestaties te kunnen leveren.


In de tweede studie heeft men in detail gekeken naar het (statistische) effect van de temperatuur op de prestaties bij de marathon. De figuur geeft de resultaten, die als volgt kunnen worden samengevat:
• De optimale temperatuur is ongeveer 7 °C
• Bij strenge kou (- 5 °C) is de snelheid gemiddeld 4% lager
• Bij warmte (25 °C) is de snelheid gemiddeld 8% lager bij vrouwen en 13% lager bij mannen

invloed temperatuur

Hoe vertalen we de ervaringen bij hardlopen naar het wielrennen?
Het spreekt voor zich dat er grote verschillen zijn tussen de warmtebalans bij het hardlopen en het wielrennen. Bij het wielrennen heb je extra luchtkoeling door de hoge snelheid van de lucht langs je huid. We moeten dus de warmtebalans van het hardlopen en het wielrennen met elkaar vergelijken.

De warmtebalans kunnen we met de volgende formule beschrijven:
Ereq = H-R-C

Hierbij geldt:
H is de warmteproductie in Watt; zowel bij het wielrennen als bij het hardlopen ligt deze maximaal in de orde van de ADV gedeeld door het spierrendement van 25%. Als voorbeeld nemen we snelle Eddy met een ADV van 300, dus H = 300/0,25 = 1200 Watt, zowel bij het hardlopen als bij het wielrennen.

R is de warmteoverdracht door straling in Watt. Deze R kan weer bepaald worden met de formule R = 9,1*(Thuid-Tlucht). Als voorbeeld nemen we een Thuid van 34 °C en een Tlucht van 20 °C, dan is R 127 Watt, zowel bij het hardlopen als bij het wielrennen.

C is de warmteoverdracht door convectie (stroming) in Watt. C kan bepaald worden met de formule C = 12,5*v0,6*(Thuid-Tlucht). Omdat de snelheid v van de luchtstroming langs je huid bij het wielrennen veel hoger is dan bij hardlopen, is de C bij wielrennen ook veel hoger. Als voorbeeld is C bij wielrennen met 40 km/h en de eerdergenoemde temperaturen gelijk aan 747 Watt en bij het hardlopen met 12 km/h slechts 362 Watt.
Het resultaat is dat Ereq, de warmte die je kwijt moet zien te raken door te zweten, bij hardlopen veel groter is dan bij wielrennen, in het voorbeeld is Ereq bij wielrennen 325 watt en bij hardlopen 710 Watt, dus meer dan 2 keer zoveel.

Een nog belangrijker verschil is dat het bij wielrennen veel makkelijker is om je warmte kwijt te raken via zweten, omdat de verdampingscapaciteit Emax ook sterk afhankelijk is van de snelheid van de luchtstroming langs je huid. In het voorbeeld is de verdampingscapaciteit bij wielrennen gelijk aan 1488 Watt en bij hardlopen slechts 756 Watt.
In de literatuur wordt de warmtestress uitgedrukt in de Heat Stress Index, die gelijk is aan de verhouding tussen Ereq en Emax. In de bijgaande figuur (gebaseerd op de voorbeeldberekeningen in dit hoofdstukje) kun je zien dat de HSI bij hardlopen vaak in de buurt van 1 ligt (boven de 1 krijg je echt problemen) en bij wielrennen vaak in de buurt van 0,2. Je ziet ook dat er een duidelijke relatie is tussen de HSI en het waargenomen snelheidsverloop als functie van de temperatuur bij hardlopen.

Het lijkt erop dat we op basis hiervan kunnen concluderen dat de invloed van de temperatuur op het vermogen van de menselijke motor bij wielrennen veel kleiner zal zijn dan bij hardlopen. Uitzonderingen hierop zullen zijn:
1. Extreme beklimmingen in de bergen, waarbij de snelheid zodanig daalt dat de luchtkoeling wegvalt en de HSI ongeveer even groot zal worden als bij hardlopen.
2. Extreme weersomstandigheden, met name zeer hoge temperaturen en luchtvochtigheden. Bij een hoge luchtvochtigheid wordt de verdampingscapaciteit zeer klein en dus de HSI groot. Bij zeer hoge temperaturen dalen C en R sterk; ze worden zelfs negatief bij temperaturen boven de 34 °C. Dit leidt ook tot een flinke stijging van de HSI.

HSI

Zweetverlies en vochtbalans
Hoe groot je zweetverlies wordt, volgt direct uit de warmtebalans. In het voorbeeld is Ereq voor snelle Eddy 325 Watt. Omdat je zweetproductie 1,5 liter per uur is per 1000 Watt, zal Eddy in dit voorbeeld dus 0,5 liter per uur zweetverlies hebben. Het zweetverlies wordt in de praktijk bepaald door:
1. Het gerealiseerde vermogen; het zweetverlies is hiermee recht evenredig. Wereldtoppers met een vermogen van 480 Watt zullen dus onder dezelfde omstandigheden 0,8 liter per uur zweten.
2. De snelheid; als deze in de bergen daalt tot 12 km/h, neemt de zweetproductie van snelle Eddy toe tot 710/325*0,5 = 1,1 l/h.
3. De temperatuur; bij een temperatuur van 34 °C worden C en R gelijk aan 0 en moet Eddy dus zijn volledige warmteproductie van 1200 Watt kwijtraken via zweten. Zijn zweetproductie neemt dan dus toe tot 1200/325*0,5 = 1,8 l/h.

Hoe problematisch dat zweten is, wordt met name ook bepaald door de luchtvochtigheid. Bij een lage luchtvochtigheid kun je makkelijk zweten en is het voornaamste probleem dat je voldoende moet drinken om de vochtbalans in stand te houden. Bij een hoge luchtvochtigheid kun je onvoldoende zweten en is het gevaar van oververhitting en een zonnesteek heel reëel. Onder die omstandigheden zouden wedstrijden geen doorgang mogen vinden, want dat kan leiden levensbedreigende situaties!

Effect van precooling
Uit recent onderzoek is gebleken dat het bij extreme condities (temperatuur 32 – 35 ° C, luchtvochtigheid 50 – 60%) mogelijk is om een 3% hoger vermogen te trappen als de renners van te voren afgekoeld waren met een ijshanddoeken en tijdens de inspanning ijs slurry mochten drinken.

Je kunt het effect van alle aspecten op je eigen prestaties berekenen met onze calculators op www.hetgeheimvanwielrennen.nl. Daar kun je ook ons boek bestellen. Het is ook verkrijgbaar als ebook.

Hans van Dijk, Ron van Megen en Guido Vroemen
www.hetgeheimvanwielrennen.nl

Gerelateerd

Michael Kerkhof

Schrijft over alles wat met wielrennen en fietsen te maken heeft. Houdt van mooie brilletjes, helmen en schoenen. Favoriete koers: Parijs-Roubaix, maar vindt het ook prima om naar de Ronde van Guangxi te kijken.

Strava: https://www.strava.com/athletes/3104717

Meer artikelen van Michael Kerkhof

Geef een reactie

Inloggen