高温强辐射下相变降温背心的热调节作用客观测评

摘 要 在消防灭火、炼钢、冶金、玻璃熔制等高温强辐射环境中,作业人员易于遭受热应激的影响。本文研究了一款用于降低热应激的降温背心的热调节性能,通过模拟炼钢高温环境（32℃高温、1000W强辐射热）,采用暖体假人对降温背心的热调节性能进行了客观评价。在模拟的两轮炼钢作业中,假人各个部位的皮肤温度高低排序为：T头颈>T非覆盖部位>T腹臀>T胸背。实验结束时,假人穿着降温背心时胸背部的皮肤温度为34.0℃,比未穿着降温背心辐射30min后低6.3℃。实验结果表明,在高温、强辐射下,穿着相变降温背心能减小假人躯干部位的皮肤温度,减轻热应激,延长高温作业时间。     

温热环境下降温背心的综合效能测评

为了科学有效地评价不同降温背心的降温性能,通过模拟高温中湿环境(温度34℃,相对湿度50%),利用恒功率控制干态暖体假人,获得假人着装时胸部、肩部、腹部、背部和躯干的皮肤温度,对3种降温背心(即蒸发型、相变型和凝胶型)的降温性能进行综合评价。结果表明：3种降温背心均有不同程度的降温效果。蒸发型降温背心质量轻,降温速率缓和,对躯干的有效降温时长为102 min;相变型降温背心质量大,服装动态舒适性差,对躯干的有效降温时长最大为134 min;凝胶型降温背心质量最大,背部降温速率过大,最低温度达29.4℃,存在骤冷、过冷情况,对躯干的有效降温时长最小为96 min; 3种降温背心适合在较低劳动强度下穿着。     

相变降温矿工服的设计与评价

为缓解井下作业人员的热应激,利用相变材料设计降温矿工服。通过模拟高温高湿环境(温度为30 ℃,相对湿度为80%),采用真人着装实验,获得人体着装时的皮肤温度和主观热湿感受,对该相变降温矿工服的降温效果进行评价。结果表明:穿着相变降温矿工服能显著降低局部皮肤温度、平均皮肤温度和躯干皮肤温度;不同部位的降温效果存在差异,后腰和腹部皮肤温度降低幅度最大,腿部降温持续时间较短;平均皮肤温度和躯干皮肤温度最高分别下降约0.91 ℃和1.70 ℃;主观热感降低,热舒适感升高,但湿感无显著变化。     

热防护服散热性的数学模型仿真

为了探求热防护服的散热规律和在高温环境中工作的极限,根据傅里叶热传导定律,用微元法和有效差分法建立了热防护服在高温条件下的“外界环境-织物层-皮肤”散热数学模型并进行仿真模拟,然后将穿着相同防护服的恒温假人放置在与数学模型中假设温度一致的实验室温度下进行实测,并采用DS18B20温度传感器测量出假人表面温度进行比对验证。结果表明：实测假人皮肤温度为43.71℃,与模型仿真结果43.99℃的误差仅为0.28℃。研究结果说明建立的热传导散热模型具有较高准确度,能够对热防护服的散热防护效果进行仿真预测与合理评价,可为在较短的研发周期内设计散热效果更好的热防护服提供借鉴。     

可降温式消防服的设计与降温效果评价

为解决消防服厚重多层的结构带来的热应力问题,设计一款可降温式消防服,采用液冷循环管路降温装置缓解消防员的热应激反应。通过模拟高温环境（温度为40 ℃,相对湿度为50%）,应用暖体假人对可降温式消防服的降温效果进行分析,考察不同管路排列对假人皮肤表面、管路下及管路间隔处、进出水口处温的影响。结果表明,液冷降温装置对降低假人皮肤温度有明显效果,且不同管路排列的降温效果不同：横向管路排列下假人皮肤表面温度比纵向高0.58℃,且在管路下以及管路间隔处的降温量始终大于纵向;横向进出水口处温差比纵向高3.8 ℃,20 min后,温差值依然大于纵向。穿着横向管路排列的可降温式消防服能有效缓解热应力问题,延长消防员工作时间,提高救援效率。     

基于管道排列的背心式液冷服研发与测评

为了提高夏季高温作业人员的舒适性，设计研发了3款液冷管道降温服。该液冷服由基础服装和液冷系统构成，液冷管道排列于躯干不同部位。气候舱以温度32℃、相对湿度50%模拟高温环境，进行真人着装试验，并对液冷服热湿舒适性及降温效果进行评价。结果表明:3款液冷服均具有一定的降温效果;与对照组服装相比，液冷服使人体平均皮肤温度、躯干皮肤温度、衣下温度、热感觉均有所下降，而热舒适感提升;其中，躯干前后均排列液冷管的冷却服对人体的降温效果最为显著。     

蒸发型降温服的降温性能研究

为缓解高温环境下作业人员的热应激,利用高分子蓄冷材料设计降温服。通过模拟热环境(34℃),利用恒功率控制干态暖体假人,选择3个劳动强度水平(即20、200和300 W/m²)和3个相对湿度水平(即20%、50%和80%)对该降温服的降温性能进行系统的研究。结果表明：该降温服能降低假人的皮肤温度,各部位皮肤温度最大降温梯度为3.4℃,最大初期降温速度为0.081℃/min;劳动强度对降温服的有效降温时长存在显著影响,在所选劳动强度下的躯干有效降温时长分别为大于420、165和102 min;相对湿度对降温服的降温梯度存在显著影响,在所选相对湿度水平下的躯干降温梯度分别为1.8、1.2和0.4℃。该蒸发型降温服降温过程缓和,无骤冷、过冷现象,适合中等劳动强度、中等相对湿度环境下穿着。     

基于红外热成像技术对女性跆拳道服上衣热湿舒适性的研究

测试了6种常用运动服面料的基本性能,选取热湿舒适性较好的涤/棉45/55混纺针织面料,按照优化后的版型制作新型道服样衣,并与涤/棉45/55混纺机织面料制作的原道服样衣进行人体穿着对比试验。用红外热像仪拍摄训练后上身温度区域分布图,确定前胸部T1、腹部T2、腋下T3、背中T4 4个温度较高的区域,从而确定上身4个测量点来固定温、湿度传感器。试验者分别穿着2套试验样衣训练10 min,采集训练过程中4个部位的人体体表温、湿度数据。结果显示:训练前人体体表各部位平均温度为30.41℃,相对湿度为56.50%;穿着原道服样衣训练后身体各部位温度平均值为32.26℃,相对湿度为70.34%;穿着新型道服样衣训练后的上身皮肤温度平均值为31.16℃,相对湿度为64.71%。由此得出结论:由涤/棉45/55混纺针织面料制作的新型道服训练后温、湿度比原道服低,因此,优化后的道服热湿舒适性更好。     

管道式通风服头部与躯干部位的热湿舒适性评价

热环境中人体躯干与头部都是大量出汗的部位,且头部的热感能在很大程度上影响整体的热感,因此通风降温服的设计应兼顾这两大区域进行针对性的降温。为探究热环境中头部联合躯干降温方式的效果,制作了管道通风背心与通风帽,并进行了躯干降温和躯干联合头部降温的对比试验。在温度为30 ℃、相对湿度为40%的人工气候室内,8位男性受试者完成了2次运动试验,试验中记录受试者的生理响应与主观感觉评价。结果显示:在总通风量恒定(9 L/s)的情况下,躯干与头部联合降温可显著降低额头部位的皮肤温度,对促进头部散热有积极作用;增加头部降温有助于降低受试者运动过程中的热感、湿感与不舒适感,特别是能显著缓解整体热感,但对湿感和不舒适感无统计学上的显著作用。     

防寒服开口设计对其保暖性能的影响研究

为探究开口设计对防寒服隔热性能的影响程度,文章对门襟、袖口及领口三个主要的服装开口进行排列组合,通过暖体假人实验探究不同环境温度下、不同开口设计对防寒服隔热性能的影响。结果表明：三种开口的优化设计均对防寒服总热阻有显著影响(p<0.05),其影响程度为领口>袖口>门襟,同时温度会影响三种开口设计对服装隔热性能的提升效果;5℃时服装总热阻最大提升率达7.20%,-10℃时同款防寒服总热阻仅提升5.27%。门襟设计对上臂、下胸及后腰部位的服装隔热性能提升明显,局部服装热阻变化率达6%;环境温度5℃下袖口束紧设计可将手部及下臂部位的服装局部热阻提升7.00%;领口束紧设计可将下胸、腹部、后背、后腰部位的服装局部热阻提升10.00%。研究结果可为防寒服的开口结构设计提供量化的依据和参考。     

热环境下人体局部皮肤湿敏感性的分布特征

为研究在热环境下人体局部皮肤湿敏感性的分布特征,以及客观物理湿度与人体主观湿感觉之间的关系,采用弹性针织面料制作贴体连身实验服,在人工气候舱(温度为(30±1) ℃,相对湿度为(35±1)%)内,6位女性受试者穿着实验服以5 km/h的速度在跑步机上步行运动,记录受试者在实验过程中的客观生理数据和主观评价数据。结果表明:热环境中人体皮肤湿敏感性呈现局部分布特征,高敏感区为上额、前胸、下背,中敏感区为上臂、前腹、上背、小臂、臀部,低敏感区为小腿和大腿;实验证实了皮肤的湿度感知随着物理湿润度的提高而增强,湿度感知与物理湿润度存在正相关关系。     

久坐人群坐姿调整背心的研制与性能评价

不良坐姿是导致久坐人群脊椎变形、下腰酸痛的主要原因。为调整久坐人群的坐姿，本文基于人体功效学，设计研发了一款坐姿调整背心。通过真人着装试验，对坐姿调整背心的热湿舒适性和坐姿调整功能进行性能测试与评价。研究结果表明：在温度为23℃、相对湿度为60%的环境下，受试者穿着背心处于静坐状态时，衣下局部表面温度范围在30.7～32.0℃,局部表面湿度范围在47%～58%,无出汗现象，热湿舒适性良好，且穿戴背心后的受试者较穿戴前，后背上角减小，后背下角增大，胸椎后凸和腰椎后倾的不良体态得到显著改善，适合久坐人群长时间穿着。     

通风服装对人体热舒适的影响

为研究高温环境中降温服装对人体热舒适的影响,通过出汗暖体假人实验和真人着装实验分别研究了通风服的热湿性能以及对人体热舒适的影响。研究发现：当通风量为0.012 m3/s 时,通风系统的引进使服装的湿阻减小58%。男性受试者穿着通风服在25℃、相对湿度50%的环境条件下运动,其局部皮肤温度、平均皮肤温度均比风扇未打开时低;其中,胸部和腿部皮肤温度降低幅度最为明显;打开与关闭风扇两种实验条件下,受试者的局部皮肤温度以及平均皮肤温度有显著性差异。运动20 min 和休息20 min后,风扇打开时的平均皮肤温度比未打开时分别低2.4、0.9 ℃;研究表明该通风服装可用来作为改善人体热舒适的服装雏形。     

成年男性各部位非显性出汗率的比例关系

为研究不同运动状态下人体局部非显性出汗率的差异以及人体各部位之间非显性出汗率的比例关系,首先对测量设备进行误差分析,对2种不同情况的曲线进行拟合;然后分别对环境温度13℃和相对湿度为35%下 3 种活动状态（坐、站、2 km/h低速行走）下人体背、腰、胸、腹、臀、大腿前、大腿后、小腿、上臂、下臂的非显性出汗率进行测量并比较局部值与最高值的比例关系。结果表明：人体各部位的非显性出汗率以及总出汗率在3种运动状态之间无显著差异,站立状态比坐姿状态高出8.56%;配对t检验结果显示 3 种状态下相对出汗率比之间具有显著差异。     

温湿度对织物物理机械性能的影响研究

针对环境条件对织物性能的影响,探讨了不同温湿度对纯棉和涤纶织物物理机械性能的影响。结果表明:在温度不变的情况下,织物顶破、拉伸断裂性能随湿度增大呈下降趋势,在温度20℃、相对湿度55%时强力表现为最好;而织物的撕裂强力随湿度增大呈现增大趋势,恒湿条件下涤纶最大达45N,恒温条件下可达85N左右。织物透气性在温度30~40℃之间,湿度65%~75%之间最好。     

不同温度环境下“软壳衣”的热功能性评价

针对户外服装“软壳衣”(Soft-shell)在不同温度环境下的热功能性及其影响因素开展评价与分析.为此设计和开展一个试穿实验:以市场采购的“软壳衣”作为试验样衣,在人工气候室中模拟3种不同温度环境(相对湿度与风速固定),并要求5名试穿者在穿着规定的“软壳衣”和配套服装情况下,完成所设计的运动模式,最后通过采集人体体表温度和相对湿度来分析“软壳衣”的热功能性.实验结果表明,“软壳衣”适合在5℃～15℃环境下运动时穿着,而不适合在高温以及寒冷环境下使用,影响其功能的主要原因是服装材料保暖性以及透水性.     

人体出汗率分布的研究进展

为全面准确地评价人体热舒适调节过程中潜热的具体表现,从人体显性汗和非显性汗2种出汗方式出发,综述了国内外人体皮肤表面出汗的研究及应用现状,重点介绍了其测量方式和不同环境中的局部与整体出汗率。目前,通气汗囊法和吸汗贴片法是最为常用的2种方式,研究结果显示人体运动达到稳定时二者之间的测量结果无显著差异。对比局部出汗率结果显示,人体局部显性出汗率较高的部位是躯干部位,非显性出汗率最高的部位是手部和脚部,局部非显性出汗率范围在0.02~0.07 mg/(cm2·min)之间。人体局部出汗率的分布特点对服装设计以及暖体假人的皮肤设计具有指导作用。     

高湿度低温慢速巴梨催熟的初步探讨

<正>巴梨须经贮藏催熟后方可加工制罐。过去认为贮藏时湿度过高会增加梨的水分而导致霉烂,固而将相对湿度控制在80%左右,催熟时每天升温3~4℃,最高温度为20~22℃,后熟期为3~5天,结果梨子表皮干缩,熟度不一,     

闪火中防护服装的形变及其影响因素

防火服在火焰中的收缩形变会影响其热防护性能并制约人体的肢体运动。本文提出用捺印的方法,通过燃烧假人闪火燃烧试验研究防火服各部位形变量的分布规律,探究形变差异的原因及影响因素,对比分析服装形变与假人皮肤表面烧伤程度的关系。结果显示,燃烧试验后防火服在四肢和背部发生了显著收缩形变,热流量、衣下空气层等是主要影响因素。着装姿势越复杂、闪火持续时间越长,服装越宽松,服装面料的面密度越大,服装形变越显著。服装形变显著的对应部位衣下皮肤的烧伤也越严重。     

青年女性生理内裤温湿度舒适性比较

为研究青年女性穿着不同生理内裤时的热湿舒适性,选取5款市售号型为165/72A的浅肤色中高腰三角款生理内裤(基本款1#、带兜款2#、加绒款3#、远红外款4#、磁石款5#),设计穿着实验模拟女性生理期日常活动,测试10名受试者在静坐、运动、静坐恢复3个阶段时腰、腹、大腿根部以及臀部的皮肤温度和微环境湿度,结合主观温湿舒适性评分建立温湿度舒适性模型。结果表明：生理内裤腰、腹部的主观温湿度舒适性显著影响整体舒适性,1#生理内裤热湿舒适性最差,4#最佳;功能生理内裤可通过细部结构设计、面料组合选取来提升和保持适度的人体皮肤温度、内裤微环境湿度,形成良好的穿着热湿舒适性。文章为女性消费者生理内裤的选购及内衣企业功能产品的设计开发提供理论指导和参考。