潘 霞，王府梅，2

(1.東華大學紡織學院，上海201620;2.紡織面料技術教育部重點實驗室，上海201210)

0 引言

服裝熱阻是評價服裝隔熱性能的重要指標［1］，著裝情況下由身體產生的熱和濕在傳送到周圍空氣中之前，會在服裝與人體之間的空氣層內停留，并在皮膚與服裝之間形成特殊的微氣候，人就會感覺比較舒服［2］。服裝的熱濕傳遞性能主要取決于服裝本身，同時受外界環(huán)境、人體狀況和服裝結構(如織物與服裝開領高低)等因素影響［3－6］。通過服裝散失的熱量除受材料性質影響外，還受外界環(huán)境條件、服裝結構和穿著方式等多種因素影響［7］。

服裝熱阻或保溫性一直采用暖體假人或出汗假人測試，假人結構復雜，尺碼單一，使用很不方便，而且儀器結構設計不能避免服裝結構變化引起的誤差，所以，至今沒被廣泛運用。東華大學和山東萊州電子儀器有限公司聯(lián)合研制出LD-1型服裝保溫性能測試儀，是考慮服裝三維空間結構和材料熱阻測試條件的簡化暖體假人，該測試儀器有效避免了開領高低、服裝長短、下擺開叉等服裝結構對熱阻測試值的影響。

本文主要研究LD-1型服裝保溫儀穩(wěn)定性或重現(xiàn)性(包括擴胸后測試結果穩(wěn)定)、儀器的精確度。

1 新型上裝保溫儀

1.1 LD-1型服裝保溫性能測試儀

東華大學和山東萊州電子儀器有限公司于2014年聯(lián)合研制成功LD-1型服裝保溫性能測試儀，參見圖1，形體類似一個去掉四肢的模特，我們稱其為“假體”或上裝保溫儀，假體“穿上”服裝試樣進行測試，參見圖1的右圖。該儀器的前后身為兩臺獨立的曲面保溫儀，前后身間的距離可調或可擴胸，從而能夠在該測試儀器上測量不同尺碼服裝熱阻。

圖1 LD-1型服裝保溫性能測試儀

該測試儀器比傳統(tǒng)“暖體假人”或“出汗假人”具有兩大明顯優(yōu)勢:(1)結構大幅度簡化，因為保溫性和冷感等熱舒適性都在用單位面積試樣的散熱功率表示，而且絕大多數(shù)服裝的身部和袖部的材料相同，只需測試代表性部位即可;(2)試樣適應范圍廣，假體三圍可縮放，假體被分為前身和后背兩部分，參見上頁圖1的左圖，每一部分相當于一個曲面形保溫儀，兩部分之間的間隔在0.5cm～5cm范圍內可調，使得假體三圍(胸圍、臀圍、腰圍)可以增大1.0cm～10cm，以便測試不同尺寸的上裝;(3)測試板和熱護板的結構劃分可剔除開領高低、開衩大小等服裝結構對保溫性的顯而易見的影響，給出指標是前胸和后背的平均熱阻(穩(wěn)態(tài)傳熱時，單位溫差條件下單位面積散失的平均熱功率)。

LD-1型服裝保溫性能測試儀采用高精度測試元件、計算機控制測量。關于該儀器的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及其與現(xiàn)有儀器的將在下面有所介紹。

1.2 測試原理

服裝穿在人體上的最初階段，表現(xiàn)為通過服裝散失熱量隨時間變化的非穩(wěn)態(tài)傳熱，逐漸過渡到穩(wěn)態(tài)傳熱。LD-1型服裝保溫儀預熱后維持假體表面溫度在33±0.2℃范圍，測量如下3物理量隨時間的變化曲線:假體2試驗板輸出的總計熱功率曲線、假體表面平均溫度隨時間的變化曲線、假體外圍空氣層平均溫度隨時間的變化曲線。使用穩(wěn)態(tài)傳熱過程中(實驗開始30分鐘以后的10分鐘)的各物理量由下式計算試樣熱阻R(m2·k/w):

其中H為測驗板測的平均熱功率(W);S為假體測試板的有效總面積(m2);t1為假體表面試驗板的平均溫度(℃)，t2為空氣層4點平均溫度的平均值(℃);R0為空體熱阻值(m2·k/w，簡稱熱歐姆)。

熱阻R的習慣單位有clo和tog，二者與熱歐姆(m2·k/w)的關系如下:

1.3 試樣

為研究測試方法，本文選用兩類保溫性和形態(tài)風格差異很大的服裝，均來自勁霸男裝(上海)有限公司。一類為橫機編織的合體針織衫，原料為36tex雙股纜線(每根股線由1根粘膠長絲與3根棉紗并合加捻而成)，成分為38.2%粘膠和61.8%棉;另一類服裝為短版羽絨服。每類服裝選取XL和S號種型號進行測試，生產廠通過控制羽絨填充量保證了不同型號服裝的熱阻基本相等。試樣信息見表1。

表1 試樣信息

勁霸羽絨服有長度和含絨量不同的3種款式，包括薄版羽絨服、中版羽絨服、短版羽絨服。羽絨服的構成如圖2所示，面料(面:100%棉;底:100%聚酯纖維)，里料為100%聚酯纖維(涂層除外)，防絨布為100%聚酯纖維，填充物為91.5%白鴨絨(小部分除外)。

圖2 勁霸短版羽絨服結構圖

考慮服裝在使用和洗滌過程中可能會損失一些熱阻，我們全部選用新的服裝來測量服裝熱阻。歐洲 CEN標準［8］也要求使用新的服裝來測試熱阻。

2 儀器穩(wěn)定性和精確度考查

2.1 儀器的重現(xiàn)性考查

每款服裝總計作3輪測試，每一輪測試是連續(xù)測試2次試驗(即第一次測試結束后，不從儀器上脫下再測一次)，每一輪測試完成后從儀器上脫下涼置30分鐘后再作第二、三輪測試，測試結果見下頁表2。

表2 薄版羽絨服內含針織衫測試結果的重現(xiàn)性驗證

表3 中版羽絨服內著針織衫測試結果的重現(xiàn)性驗證

從表3可以看出，經過多次反復測試，同款試樣波動CV值最大在4.04%。可見該儀器重現(xiàn)性較好。

2.2 儀器的穩(wěn)定性考查

為測試不同胸圍的服裝，該儀器需要“擴胸”，即調整硬件(前胸和后背)的相對位置。調整前后測試結果是否一致，關系到儀器的穩(wěn)定性。表4列出3次調整前后的實驗結果。

表4 穩(wěn)定性驗證(試樣:薄款羽絨服內著針織衫)

同時我們通過針對一款服裝，擴胸到一定量后連續(xù)測試兩次，然后下次再重新調整到該尺寸測試，發(fā)現(xiàn)其波動較小，輸出熱功率的變異系數(shù)僅5.57%，可見儀器的穩(wěn)定性較高。

2.3 與其它儀器的一致性

為了驗證儀器的熱阻測量結果準確性，我們通過與其他儀器測試結果對比，如表5。

表5 LD-1型服裝保溫儀與其他保溫儀測試熱阻結果對比(不舉袖)

從表5，針對棉衣和毛衣在接近相同條件下測試可以發(fā)現(xiàn)，LD-1型服裝保溫儀與日本大榮平板保溫儀熱阻測試結果基本相同。針對同款羽絨服，LD-1型服裝保溫儀通過四次測試結果求平均得到的熱阻值基本與3M公司暖體假人求得的相同。由上述可知LD-1型服裝保溫儀測試結果較為準確。

3 結論

(1)LD-1型服裝保溫儀的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，測試誤差較小，與其它儀器有很高的一致性，測試結果準確可信。

(2)LD-1型服裝保溫儀具有結構簡單，適用服裝型號和款式范圍廣，可剔除開領高低、開衩大小等服裝結構對保溫性影響的優(yōu)勢。

［1］FAN J T，CHEN Y S.Measurement of clothing thermal insulation and moisture vapor resistance using a novel perspiring fabric thermal manikin［J］.Measurement Science and Technology，2002(13):1115－1123.

［2］周永凱，田永娟.服裝款式特征與服裝熱阻的關系［J］.北京服裝學院學報，2007，27(3):32－37.

［3］李當岐.服裝學概論［M］.北京:高等教育出版社，1997:37－38.

［4］陳東生.服裝衛(wèi)生學［M］.北京:中國紡織出版社，2000:7－8.

［5］鄔紅芳，趙紅斌.服裝工效學初探［J］.人類工效學，1999，5(4):65－68.

［6］王府梅.服裝織物的性能設計［M］.北京:中國紡織大學出版社，2000:86－139.

［7］閻林，夏一哉.服裝隔熱性能的研究［J］.棉紡織技術，1999，27(8):457－459.

［8］CEN Standard EN15251－2007.Indoor environmental input parameters for designand assessment of energy performance of buildings－addressing indoor airquality，thermal Environment，lighting and acoustics［S］.Brussels:Comite Europeen de Normalisation，2007.