基于人体生理差异的热舒适模型修正研究进展

热舒适模型的建立是为了预测和评价人体在不同环境条件下的热舒适水平,是综合研究人体热舒适与各影响因素之间相互关系的重要手段。目前较为完善的热舒适模型均是以西方人体结构和生理参数为依据构建的,在中国人体热反应预测的准确性方面存在问题。因此,通过了解热舒适模型的发展,从体温调节模型,包括被动物理系统和主动调节系统以及热感觉模型几个方面展开模型的机理分析,结合已有试验数据讨论热舒适模型建立过程中中西方人体参数的差异及其对热调节过程的影响,并在此基础上总结了中国人体热舒适模型的修正路径。     

热调节暖体假人在着装舒适性评价中的应用现状

为丰富暖体假人评价服装热湿舒适性的测评参数,基于对恒皮温、恒热流、热舒适3 种模式的原理及应用分析指出,有必要将体温调节模型引入假人系统,弥补常见模式无法模拟人体热调节的缺陷。以Fiala 模型为例,分析了生物热方程为基础的被动系统、包含四大热调节机制的主动系统构成及热调节假人系统的耦合机制。结合预测平均投票值及加州大学伯克利分校热感觉模型等,热调节假人可实现对人体稳态及瞬态热感觉的预测,从人体角度评价服装舒适性。对比热调节数值假人和暖体假人,前者灵活性更强,但需要考虑的因素过多,模拟准确性低于后者。     

镀银纱线电热针织物的开发及性能评价

为开发保暖服用电加热针织物,使用镀银纱线织造了6款不同组织、不同镀银纱线含量的加热织物。基于电加热模块及红外线温度采集系统,对6款织物进行了电热性能实验,选取其中热稳定性最好、产热量最多的一款织物进行服装模拟发热实验。实验结果显示：常温下,双罗纹组织织物的电阻值比纬平针组织低,且电阻热稳定性更好;镀银纱线含量越高电阻值越低;通电时双罗纹组织织物表面温度分布更均匀且其中镀银长丝和涤纶短纤喂入比为3：7的试样升温最明显,在6V 电压下,以该试样为发热元件的服装面料系统表面可获得35℃的加热温度,足以起到发热保暖效果且能保证人体热舒适性。     

服装动态热阻测定及预测模型的研究进展

为探究风和人体运动对服装动态热阻的影响,基于对人体和环境间热对流的分析,结合实际研究数据,阐明风和人体运动对服装动态热阻存在显著影响。总结了风和人体运动作用下动态热阻的测试方法。动态热阻变化规律的定性分析表明,动态热阻值在风和人体运动作用下呈现下降趋势,且二者对动态热阻的影响程度随着风速和步行速度的增加逐渐下降。分类对正常工作服、冬季防寒服和轻质服装动态热阻具体数值的预测研究进行了概括和总结。研究认为,服装动态热阻预测模型未来的研究重点是动态热阻修正公式的优化和局部动态热阻变化规律2方向。     

电热织物系统热传递模拟及其参数设计

为保证电加热服装的舒适性与安全性,并为其优化设计提供参考,通过Comsol软件建立了包含皮肤层的电热织物系统传热模型,考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式,进行了多物理场耦合模拟。将模拟的瞬态结果与实验数据进行对比发现,二者随时间变化的温度曲线相近,且实时温度和最终温度相对误差均低于4%,说明模拟值与实验值之间具有良好的吻合性。通过该数值模型进行了稳态的参数化研究,拟合了皮肤温度与环境温度、风速、发热片加热温度、服装内外层热阻之间的线性关系,建立了皮肤温度预测模型,并应用模型设计电加热服装的相关参数。本文研究结果可为特定使用环境下电加热片的设计与选择提供理论参考。