衣下间隙对织物系统热湿阻的影响

为研究人体皮肤与织物之间存在的衣下间隙对织物系统传热透湿性能的影响,利用出汗热平板仪测试织物系统的热阻和湿阻,并通过在热板与织物之间放置不同厚度的分隔板来模拟衣下间隙厚度,实现了定量测试皮肤—衣下间隙—织物之间的热湿传递。实验结果证明:织物系统的热阻和湿阻先随衣下间隙厚度的增大而增加,但在衣下间隙达到12 mm时出现下降,随后又进一步增加;虽然织物厚度影响着织物系统的热阻与湿阻,但衣下间隙对织物系统热湿阻的影响更为显著。综合服装的合体美观与舒适保暖性能,建议防寒类服装设计采用胸围放松量6~8 cm之间为宜。本研究有助于理解服装宽松量设计与服装隔热透湿性能之间的相互关系,对服装产品的舒适设计有指导意义。     

服装内空气层厚度对发热内衣热阻和湿阻的影响

服装的热阻和湿阻是影响服装热舒适性的重要因素。使用暖体出汗假人对4件不同号型的男士发热针织内衣的热阻与湿阻进行测试,并使用三维人体扫描仪和逆向工程软件获得了男士发热针织内衣与暖体假人之间的空气层厚度,在此基础上分别建立了空气层厚度与热阻和湿阻之间的多项式回归模型,用以对内衣的热阻和湿阻进行预测。结果表明,在所测号型范围内,发热内衣的热阻和湿阻均逐渐增加,但二者的增加率均为先增大后减少。进一步研究表明,4个号型的内衣中,M号发热针织内衣的透湿指数最高,所对应的空气层体积为1 888 cm3,说明M号发热内衣的热舒适性最好。     

消防员防护服面料的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察其是否满足欧美国家相关标准,选取了我国消防员防护服常用的几种面料,进行单层织物热阻和湿阻以及多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析,考察空气层对多层织物热阻的影响,并将测试结果与欧美标准的相关要求进行对比。结果表明:在厚度大致相同时,外层面料的密度对热阻和湿阻影响较大;因为隔热层材料是非织造布结构,热阻和湿阻较大;空气层的位置对多层织物的热阻值影响不大,但其厚度对多层织物的热阻影响较大;选取的几种面料组合,湿阻低于30 Pa·m~2/W,总热损失高于205 W/m~2,均满足欧美国家相关标准要求。     

新型降温服织物系统的设计与性能评价

为提高降温服的制冷效果,设计了一款结合风扇和喷雾的混合型降温服。选取Supplex织物作为降温服的外层面料,利用SGHP出汗热板仪测试了等温条件下不同风速、衣下空气层厚度及喷雾组合织物系统的湿阻、热损耗及有效制冷功率。试验结果表明:风速、喷雾及空气层厚度对织物系统的湿阻以及有效制冷功率具有显著影响,随着风速、衣下空气层厚度的增加及喷雾的加入,织物系统总湿阻减小、有效制冷功率提高。与单一的通风型降温服相比,风扇喷雾混合型降温服具有更好的制冷效果。     

消防服多层织物的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察织物组合舒适性的影响因素,选取我国消防服常用的11种织物,模拟消防服层次构成,即包括外层、防水透气层和隔热舒适层,进行多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析。结果表明:选取的几种织物组合,其基本性能均符合GA 10—2014《消防员灭火防护服》标准,但热湿舒适性与美国标准仍存在一定差距;织物的热阻、湿阻和总热损失均与其面密度有一定相关性,其中织物热阻、湿阻与面密度之间存在正相关关系,总热损失与面密度之间存在负相关关系;织物组合间空气层的厚度对织物组合的热阻值影响较大;织物组合总热损失与克罗值、透湿率之间的回归模型可直接用于评价消防服多层织物的热湿舒适性。     

衣下空间与服装穿着舒适性关系研究

为揭示衣下空间对服装穿着舒适性的影响,阐明衣下空间与穿着舒适性的关系,在介绍衣下空间定义与测量方法的基础上,通过分析和总结国内外相关研究,论述了不同状态的衣下空间对服装接触舒适性、压力舒适性、热湿舒适性的影响,并重点论述了衣下空间与服装热湿舒适性的关系。结果表明,衣下空间对服装热湿舒适性影响最为明显。最后对衣下空间与服装舒适性关系研究提出展望,认为应区分衣下空间与服装松量二者概念,并着重研究衣下空间热湿传递机理,以探究衣下空间最优分布规律。     

针织运动服的通风设计与热湿舒适性评价

为研究通风孔和通风道设计对人体运动热生理及主观舒适感的影响,采用针织挑洞工艺与凸条工艺设计了2款运动服,在人工气候舱中进行着装人体实验,评价所研发运动服对人体皮肤温度、衣下湿度、汗液蒸发率等客观生理指标,以及主观热感觉、湿感觉、黏体感、舒适感的影响。结果表明:具有通风孔设计的服装能显著增加人体汗液蒸发,降低衣下湿度,同时受试者的主观热、湿、黏体及不舒适感也显著下降;在通风孔基础上进一步增加通风道设计的服装,由于衣下空气层厚度的增大,使得服装的热阻也增加,未能起到进一步改善人体热生理及舒适感的作用;在运动服的设计中,应当在控制服装热阻的前提下尽量提高通风性能。     

基于暖体出汗假人的双层保暖内衣热舒适性研究

以男士双层保暖内衣为研究对象,使用暖体出汗假人同时测量了该内衣的热阻与湿阻,并使用三维人体扫描仪对其与暖体假人之间的空气层体积进行了测量,建立了空气层体积与保暖内衣热阻和湿阻之间的多项回归模型。结果显示,在内衣测量范围内,其热阻随着号型的增大先增加后减小,而湿阻则随着号型的增大逐渐增加。进一步研究发现,其透湿指数随着号型的增大逐渐减小,说明其热舒适性随着号型的增大而减弱。     

基于Geomagic软件的燃烧假人衣下空气层特征提取

防护服与人体间的空气层是影响服装热防护性能的主要因素。根据织物热防护性能研究过程中对衣下空气层厚度测量的要求,通过三维人体扫描设备获得的裸体假人和着装假人的点云数据,利用逆向工程软件Geomagic Qualify 实现快速建模,通过3D比较直观显示假人全身的衣下空气层分布,并计算每个热传感器对应的衣下空气层厚度大小。     

空气层对针织物热传递性能的影响

在实际穿着过程中,衣服并不是全部紧贴皮肤的,衣服和皮肤之间、衣服和衣服之间有空气层存在,由于空气的导热系数远小于纤维的导热系数,因此空气层对针织物热传递性能有一定的影响。在GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》测试方法的基础上,采用自制试验装置,在针织物和模拟皮肤之间形成空气层以测定针织物在隔空气层状态下的热阻,由此计算和分析实际穿着时服装的散热量。结果表明,无空气层时多层针织物的复合热阻略小于各层针织物的热阻之和;隔相同厚度、不同面积的空气层时,针织物与空气层的复合热阻随着空气层的面积增大而增大,且呈线性关系;隔相同面积、不同厚度的空气层时,针织物与空气层的复合热阻随着空气层的厚度增加而增大,且呈线性关系。     

手臂活动角度对服装局部热阻的影响

为研究手臂活动角度对衣下间隙局部分布及服装局部散热性能的影响,利用三维扫描仪量化了出汗暖体假人在6种手臂姿势下,12个体段的衣下间隙体积及接触面积,提取了表征人体活动空间大小的物理指标,测量了服装各体段的局部热阻。结果表明:手臂的前伸角度与衣下间隙体积呈负相关性,而与接触面积呈显著正相关性,人体的活动空间随着手臂前伸角度的增加而显著减少;各体段的局部有效热阻呈现出非均匀的分布状态,局部衣下空气层体积越大、接触面积越小的体段,其有效热阻越大。服装的有效热阻可用衣下间隙体积与接触面积百分比共同预测。     

充气防寒服的保暖性能

为维持户外活动人体热舒适性,研发一种保暖性能可调的防寒服装,以满足人体在不同活动量或环境温度变化情况下对服装保暖性能的需求,评价了一件充气服装的保暖性能,通过“Newton”出汗暖体假人实验测试了充气服装在4种充气量和3种风速下的上身总热阻和局部热阻。实验结果表明:充气状态下胸部、腹部和背部的局部热阻以及上身总热阻显著大于未充气状态,但是充气量之间没有明显差异;充气服装局部热阻和上身总热阻均随着风速的增加显著降低,不同充气量之间也没有显著差异。研究表明,充气服装在一定程度上可以作为一种有效的手段动态调节服装的保暖性。     

消防服衣下空气层的作用与测定方法研究进展

为探究消防服衣下空气层对消防服热防护性能的影响,从衣下空气层的厚度与位置、影响因素以及测量方法 3个方面综述了消防服衣下空气层研究的发展过程及最新进展,分析了现有研究中存在的问题。研究表明:衣下空气层的厚度和位置影响衣下热传递机制,从而影响消防服的热防护性能;织物的硬挺度和悬垂性、服装的合体度以及人体动作影响消防服衣下空气层的分布;目前主要使用三维人体扫描技术获取燃烧假人裸体及着装状态下的三维图像,使用图像处理软件计算衣下空气层厚度。基于当前消防服衣下空气层的研究现状认为,未来研究需深入分析衣下空气层的作用机制,建立多层消防服衣下空气层的测量方法,提高衣下空气层的测量精度。     

服装形变对羽绒服隔热能力的影响

为探究服装形变对羽绒服隔热能力的影响规律,采用系带收紧法设计了羽绒服的形变方式和形变水平,并制作了4件充绒量分别为110、135、150、180 g/m²的样衣,分别对应薄型、普通型、中厚型和厚型羽绒服;然后利用暖体假人测试服装热阻,同时获取样衣在不同形变水平下的局部体积(包括羽绒服本身和衣下空间),分析了服装形变对羽绒服总热阻和局部热阻的影响规律。结果表明：羽绒服形变会改变其内部空气的流动状态,对隔热能力产生规律性影响,并因充绒量的不同而存在差异,但存在一个适宜的形变程度使羽绒服的保暖性最优;服装局部隔热能力大小、受形变影响的变化幅度及规律性与人体体表曲线的凹凸程度和是否靠近服装边缘开口处均相关。     

The relationship between air gap sizes and clothing heat transfer performance

The objective of the study is to establish a quantitative relationship between air gap sizes and clothing thermal performance. Using a three-dimensional human body scanner, the thicknesses and volumes of air gaps of 35 experimental shirts were measured. Relationships between the thermal insulations of clothing, measured on a thermal manikin, and air gap volumes were examined by regression analysis. Also, the regression model between clothing surface temperatures, measured by an infrared thermal camera, and air gap thicknesses was established. The results proved that the thermal insulation of experimental shirts increased with air gap sizes but began to decrease as a result of natural convection when the air gap thickness was higher than 1?cm or the air gap volume was greater than 6000?cm³. The 3D human body scanner can accurately measure air gaps under clothing, but it is expensive and is not available everywhere. A substitute method is to build a mathematical model for predicting air gap sizes. In this paper, regression models were established to estimate volumes and thicknesses of air gaps when the ease allowances of chest circumference and fabric properties were known. This study can be used to predict the thermal performance of clothing at the product’s design stage.     

空气层厚度对热防护面料蒸汽防护性能的影响

为探索防护服装与人体皮肤之间的空气层厚度对其蒸汽防护性能的具体影响,选用3种不同热防护面料系统,设计4种不同的空气层厚度(0、6、12、18 mm),分析二级烧伤时间、三级烧伤时间、吸收总热量和热流量,评价面料系统的蒸汽防护性能。研究结果表明:不同的面料系统提供不同的防护性能,增加面料系统的厚度有利于提升其防护性能,防水透气膜越靠近蒸汽热源,系统的防护性能越好;防护服装的蒸汽防护性能与空气层厚度有着显著相关性,在空气层厚度增加到12 mm及以上时,防护服的蒸汽防护性能会得到显著提升;通过分析蒸汽暴露和冷却阶段传感器热流量变化曲线,可进一步分析了解蒸汽暴露环境下织物系统内的热湿传递机制。     

男士针织内衣热性能的测量与分析

为探明服装内空气层体积对男士针织内衣热性能的影响,并比较发热内衣与普通纯棉内衣热性能的差异,使用站立式暖体出汗假人分别对男士发热内衣及纯棉内衣的热阻与湿阻进行了测量,分别建立了2种内衣的空气体积与热阻和湿阻之间的多项回归模型。结果表明:在所测内衣尺码范围内,发热内衣的热阻和湿阻均逐渐增大,但二者的增加率均先增大后减小;而普通纯棉针织内衣的热阻和湿阻则先增大,达到一定值后逐渐减小;通过比较发现普通纯棉针织内衣的热阻和湿阻均高于相应尺码的发热内衣,但其透湿指数则小于相应尺码的发热内衣,说明发热内衣的热舒适性优于普通纯棉针织内衣。     

应用三层热防护服热传递改进模型的皮肤烧伤度预测

针对人体持续暴露在闪火环境中烧伤时间及热防护服参数对防护性能的影响情况,利用建模与模拟的方法预测达到各级烧伤的最长安全工作时间。首先,对包含外壳、防水层和隔热层的3层防火材料、皮肤及三者间的空气层组成的系统,给出了系统各层热传递微分方程以及初边值条件,改进了已有的高温条件下多层热防护服的热传递模型。接着,使用该模型计算出各固定接触面随时间变化的温度值,该计算结果与同等条件下已有模型一致,从而验证了模型的可靠性。最后,采用改进的模型预测达到一级、二级和三级烧伤所需的临界时间,分析了空气层和织物厚度对防护服防护性能的影响。研究发现,在闪火条件下,消防人员即使身穿热防护服也仅有十几秒的安全时间,且空气层和织物的厚度大小对防服性能的影响十分显著。     

Study on heat transmission through multilayer clothing assemblies under different convective modes

The present work reports a detailed study on dry thermal resistance of multilayered clothing assemblies under different modes of heat transmission (i.e. non-convective mode, natural convection and forced convection). A series of multilayered fabric assemblies have been created with different combinations of fabric layers (like plain woven, nonwoven wadding, warp-knitted spacer fabric, weft-knitted breathable coated and weft-knitted aluminium coated) and air gaps of different thicknesses between fabric layers. Significant impacts of thickness of air gaps and mode of heat transmission on thermal resistance of multilayered clothing assemblies have been observed. The thermal resistance of the fabric assemblies increases with the increase in the thickness of air gap in between fabric layers. The thermal resistance of all the fabric assemblies at any given air layer thickness is highest under non-convective mode of heat transmission, followed by natural convection mode and the forced convection mode shows least thermal resistance. Incorporation of coated fabric in the outer layer reduces the effect of forced convection. ANOVA has been prepared and F value has been calculated to find the effect of modes of convection, type of fabric and thickness of air layer on thermal transmission properties. The results obtained from this detailed study will help in designing multilayered clothing assemblies suitable for different climatic conditions.