服装热湿舒适性评价方法研究

服装热湿舒适性评价方法研究尹思源翟世瑾张昭华东华大学服装学院服装设计与工程系（中国）

摘要：服装热湿舒适性是人体、服装、环境三者之间相互作用的结果，受服装材料、服装款式、人体生理、心理感觉、热习服等多种因素的影响，故服装热湿舒适性的评价机制复杂，难以用单一的方法全面表征。通过系统地总结目前服装热湿舒适性的常用研究方法，并将其分为三类——主观评价法、客观测量法和数学模拟法，详细分析了三类方法的特点，提出了有关未来舒适性研究发展方向的一些建议。

关键词：服装，热湿舒适性，稳态传热，动态传热

服装作为人们生活中必不可少的组成部分为人们所重视。且随着时代的变化与生活水平的提高，人们对服装的功能需求也越来越高，除了基本的遮体御寒功能外，人们越来越注重服装的舒适性与艺术性。服装舒适性在一定程度上能帮助穿着者摆脱生理上的束缚感、增添心理上的愉悦感和社会文化方面的自我实现、自我满足感。服装舒适性的研究主要包含服装热湿舒适性、感觉舒适性、运动舒适性、视觉美观性等。其中，服装热湿舒适性是人体与服装之间复杂的物理、生理及心理相互作用所产生的主观感觉，涉及的研究领域众多。近年来，服装舒适性的研究结果被广泛运用于各类日常穿着服装、功能性服装及高科技新材料服装中。本文从服装的热湿舒适性出发，主要介绍了服装热湿舒适性的研究方法，以及稳态和动态下的热湿传递，并指出影响服装热湿舒适性的因素。当前，研究服装热湿舒适性的方法有很多，本文主要将它们分为三类：主观评价法、客观测量法及数学模拟法。

１主观评价法服装热湿舒适性是人体对穿着服装舒适程度的一种主观反映。着装人体在不同的气候环境中，与环境间不间断地进行着热量与水蒸气交换。当交换达到平衡时，人体会感到舒适、满意ｕＪ。主观评价法是指受试者在试验环境中根据感觉评价标尺对所着服装进行评价的一种方法，该法受人种、区域、个人喜好、环境习俗等因素影响，故而存在较大的个体差异，因此需对大量的人群进行测试，从中得出有价值的结论。运用主观评价法，首先要设计

试验调查表格，并对受试者进行选拔（受试者一般要经过专业培训且身心健康）。其次，试验环境也需要有先进的测试设备来满足特定的试验要求（根据不同的试验环境要求，对温度、湿度、风速等变量进行调节）。感觉评价标尺是衡量某种感觉强烈程度的标准。目前，用来评价不同指标的标尺各异，如Ｈｏｕｇｈｏｎ的三点标尺、Ｇｏｌｄｍａｎｓ的五点标尺、Ｂｅｃｆｏｒｔ的七点标尺、ＡＳＨＡＲＥ的七点标尺、Ｍｃｇｉｎｎｉｓ的十三点标尺等¨１；用来表达感觉的术语也很多，如舒适感、热感、湿感、黏体感、闷热感等。最后，还要对所有试验数据运用数学方法进行统计分析，从而得出对服装热湿舒适性的最终评价。综上所述，主观评价法并非完全是主观的，研究过程中还需客观地进行辅助测试才能得出尽量真实的结论。该方法的优点是评价服装热湿舒适性最直接、最贴切，但由于评价个体的知觉敏感程度不同，对所测织物相关性能的感受也就不同，这样得出结论的精确度也就相对较低。因此，若希望能进一步完善主观评价法，则需与人体生理学、心理学等方面的知识相结合，进一步提高此评价方法的准确Ｊ性ｏ

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万方数据２客观测量法服装热湿舒适性领域中的客观测量法包括试验仪器测试及人体生理测试两种方法。试验仪器测试包括对纺织材料热湿性能及对服装整体热湿性能的测评；人体生理测试是指在受控的人工气候室内对着装人体进行生理数据（如耗氧量、心率、呼吸当量、体温等）的采集。２．１试验仪器测试服装热湿舒适性评价的第一步通常是对纺织材料的物理性能进行客观测试，包括热阻、湿阻、防水性、透湿性、保暖性、吸湿速干性、热湿传递性等∞Ｊ，其中最常见的是应用出汗热平板仪对织物的热阻和湿阻进行测试。纺织面料的热阻和湿阻能在一定程度上反映服装的热湿舒适性能，但当把面料制成服装后，服装的款式造型、松量等都会对服装的整体隔热性能产生很大的影响，且这种影响往往很难用面料的热阻和湿阻进行预测。暖体假人是评价整个服装系统热湿舒适性最有用的一种工具，可相对可靠、准确地测量干、湿散热。暖体假人的发展可以分为三代：第一代假人为站立（不可移动）、不能出汗的假人；第二代假人是可移动（可步ｆＳ）但不能出汗的假人；第三代假人能够模拟出汗和人体运动。目前，有关暖体假人的测试技术已相当成熟，表１为暖体假人国际测试标准‘４Ｉ。暖体假人测量服装热阻有三种模式：恒皮温、恒热流及热舒适表１暖体假人国际测试标准１．ＩＳＯ７９２０，评价服装热性能２．ＡＳＴＭＦ１２９１，使用暖体假人测量服装热阻的标准测试方法３．ＥＮ—ＩＳＯ１５８３ｌ—２００３，使用暖体假人测量服装基本热阻１．ＥＮＶ３４２，防寒服标准２．。ＥＮ５１１，防护手套（暖体假手）３．ＩＳＯＤＩＳ１４５０５，评价车内热环境需要采用假人测试结果的标准１．ＩＳＯ７７３０，ＰＭＶ及ＰＰＤ指数的测试标准２．ＩＳＯＤＩＳ７９３３，热环境，通过预测热应力分析人体热债３．ＩＳＯＤＩＳＩ１０７９，在寒冷条件下，通过服装热阻及局部冷却效应解释人体冷感表２暖体假人测量服装热阻计算模型注＋：ＩＴ——服装总热阳（克罗值）；，——ｉ部位的表面积与假人表面积之比Ｑ。——显热流量，Ｗ／ｍ２；九。——ｉ部位的平均皮肤温度，℃；瓦——环境温度，℃；，。。——ｉ部位服装的总热阻（克罗值）。调节等。同时，服装热阻计算也有三种模型：并行模型、串行模型及全局模型。表２列出了三种模型的详细信息ＨＪ。２．２人体生理测试假人试验并不能完全反应着装时的真实情况及主观感受，特别是当外界环境改变时，人体会自主地调节身体的各项参数值来适应，

所以可通过研究着装状态下人体各项生理数值的变化来评价服装热湿舒适性。让试验者在恒温恒湿的气候舱中穿着试验服装，测量并记录试验者的生理变化和穿着服装时的热感觉。此种方法很接近人体活动时的真实状态，但它存在弊端，极端条件下的试验可能会给受试者带来危险，且成本很高。

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万方数据３数学模拟法数学模拟法是利用计算机在虚拟环境下对人体一服装一环境系统的热湿传递进行模拟，从而评价服装热湿舒适性。该方法试验成本较低，且重复性好，但模拟结果的契合程度还需运用客观评价法或主观评价法进行验证。着装人体的热湿舒适性计算机模拟包括两个部分——人体体温调节模拟和服装的热湿传递模拟。这两部分相辅相成、不可割裂。３．１人体体温调节模型人体体温调节模型利用数学方法描述人体对热环境的响应。ＦｕＧＢ］将人体的热模型总结为以下几类：单节点模型、两节点模型、多节点模型和多单元模型。虽然它们中的大多数在人体全身温度分布均匀时可得到满意的结果，但多节点模型和多单元模型在人体存在较大的温度梯度时可得到更好的结果，这是因为当人体温度梯度较大时，模型能够提供有关人体温度场分布的详细信息。３．２服装的热湿传递模型着装人体的热性能是复杂、动态的，影响服装热湿舒适性的因素主要包括服装的干性热阻、服装的水气传递（出汗、雨水）、服装的热交换（传导、对流、辐射、蒸发、冷凝）、压缩（由高风速引起）、风泵效应（由人体运动引起）、透气（通过面料、通风和开口）、人体姿势等¨Ｊ。可通过建立服装的热湿传递模型，并估计热湿传递模型中需要的参数值评价服装的隔热透湿性能。３．２．１稳态模型在稳态工作条件下，物体内各点的温度不随时间而变化，此时热流量和温度场均与时间因素无关，物体各点的温度分布只与该点的空间位置有关，不随时间的变化而变化。３．２．１．１双参数模型人体新陈代谢产生的热量通过服装以对流、辐射、传导及水气蒸发潜热的方式传递。对流、辐射及传导由皮肤表面和环境间的温度差决定，因此称作干热传递或直接散热；而水气蒸发潜热或潜热是皮肤与环境间的水气分压差驱动的湿传递，如图１所示。３．２．１．２热湿阻回归模型稳态条件下，服装系统的热阻和湿阻还受其他一些因素如服装的通风、透风、风泵效应、吸水性等的影响，因此双参数模型的进一步发展，包括了服装通风这一因素，模型考虑了水蒸气和热量通过服装开口的直接散失。因此，在寒冷的环境中，服装热阻对保存人体热量的作用远ｄ＼－Ｔ不考虑服装通风时的理想值。在热环境中，蒸发散热比预期值更大。更加复杂的服装模型还应包括一些双参数模型所没有的特征，许多学者对此进行了深入研究，并建立了服装热阻和湿阻的预测模型。３．２．２瞬态模型在稳态数学模型中，服装的热传递及湿扩散都是分开单独加以考虑的。然而，在温度场随时间而变化的瞬态条件下，通过多孔织物的热湿传递过程通常是耦合在一起并相互作用，存在各种相变的过程，如吸渺放湿、蒸发／冷凝，期间

必然涉及到热的交换¨Ｊ。描述服装热湿耦合现象主要基于质量和能量守恒定律，常见的用于描述这一瞬态耦合过程的数值模型有基于一维偏微分方程的模型、热湿阻网络模型等。３．３人体一服装一环境系统模型如前所述，对人体体温调节和服装热湿传递性能方面的研究已取得很大的进展，然而人体、服装和环境之间是相互联系、相互作用的统一整体，不能割裂开来，因此一些学者将人体热生理模型与服装模型整合在一起研究，形成能够全面评价着装人体热湿舒适性能的统一模型。刘迎曦¨驯等对Ｓｔｏｌｗｉｊｋ人体热调节模型进行了改进；徐振清Ｌｌ０。１１ｏ等应用计算流体力学软件

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