吳黛唯，李紅彥，戴艷陽(yáng)，蘇 云,3，王云儀,3

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051； 2. 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司 電力科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021； 3. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

人體防寒保暖的常見(jiàn)策略是防止身體冷卻并在一個(gè)人可以接受的溫度范圍內(nèi)維持熱平衡狀態(tài)[1]，而服裝作為人體抵御外界冷環(huán)境的最后一道屏障，其防寒性能的優(yōu)劣對(duì)維持人體的動(dòng)態(tài)熱平衡起著非常重要的作用，應(yīng)能降低人體向環(huán)境的散熱速率，并將這個(gè)速率控制在可以與人體代謝過(guò)程的產(chǎn)熱速率相平衡的水平[2-3]。然而，當(dāng)人體處于低溫或極低溫環(huán)境時(shí)，如果服裝的隔熱性能不足以維持人體的動(dòng)態(tài)熱平衡，那么因熱平衡失調(diào)(即散熱大于產(chǎn)熱)而導(dǎo)致的冷損傷和相關(guān)疾病的高發(fā)風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)大大增加。在這樣的情況下，引入外部熱源并應(yīng)用于服裝本身，使其成為主動(dòng)產(chǎn)熱式服裝系統(tǒng)，進(jìn)而輔助人體提高御寒能力可以解決服裝隔熱不足的問(wèn)題[4-5]。它相較于傳統(tǒng)的防寒服而言，能夠提供動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)的保暖功能[6-7]，在服裝已具備的隔熱性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加其產(chǎn)熱和調(diào)溫功能，擴(kuò)大人體可以適應(yīng)的溫度范圍和活動(dòng)水平，提升服裝的多環(huán)境適用性。

目前，對(duì)于個(gè)體加熱服裝的研究主要集中在加熱裝置的技術(shù)原理、與服裝的組合設(shè)計(jì)方法以及組合后的整體性能評(píng)估上。其中，有研究[8-9]給出了鍍銀電熱織物可獲得35 ℃加熱溫度的電壓數(shù)值為6 V，以保證人體熱舒適性，并得出該類(lèi)織物的表面平衡溫度與消耗功率之間的線性關(guān)系，但這類(lèi)實(shí)驗(yàn)僅限于織物層面，未能模擬著裝狀態(tài)下的服裝系統(tǒng)。有學(xué)者[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了加熱裝置的使用能提高冬季多層服裝系統(tǒng)的有效隔熱值，且加熱裝置越貼近皮膚，服裝的有效隔熱值也越高，這種趨勢(shì)在較低的環(huán)境溫度下更為顯著，但該結(jié)論僅從滿足加熱效率最大化而得到，沒(méi)有考慮因加熱效率過(guò)高而對(duì)人體熱舒適性產(chǎn)生消極影響的可能。也有學(xué)者[11]研究了不同檔位的加熱功率對(duì)人體不同部位熱舒適性的影響，但該實(shí)驗(yàn)中的加熱部位僅限于背部區(qū)域，且對(duì)低、中、高檔的加熱功率及溫度范圍缺少定量分析。還有研究[12]探討了加熱效率與環(huán)境溫度之間的關(guān)系，并給出了特定冷環(huán)境下以滿足人體熱舒適性而推薦設(shè)置的加熱功率。該研究雖然結(jié)合人體熱舒適性進(jìn)行了定量分析，但其加熱層也僅覆蓋人的軀干部位，未從全身各部位考慮，缺乏整體性，且使用加熱功率來(lái)表征加熱裝置屬性的方法尚不直觀明了。

通過(guò)以上相關(guān)文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)于加熱裝置與服裝系統(tǒng)的組合原則仍不明確，其具體設(shè)計(jì)方法也缺乏整體性及定量分析。為彌補(bǔ)以往研究存在的不足，本文以防寒服為例，規(guī)定環(huán)境溫度為 -11.8 ℃，假人為靜止站立狀態(tài)，通過(guò)3個(gè)分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得加熱裝置在所給防寒服系統(tǒng)中適宜放置的身體部位、服裝層位以及每個(gè)位置適合設(shè)定的加熱溫度范圍。另外，將該防寒服與同類(lèi)型但隔熱值不同的服裝做了補(bǔ)充對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以期獲得人體在穿著不同防寒水平的服裝時(shí)保暖不足部位是否發(fā)生改變，以及相同位置的加熱效果有無(wú)差異。

1 設(shè)計(jì)路徑

1.1 設(shè)計(jì)思路

本文研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)路徑分為3個(gè)部分。具體如下：

第1部分：確定人體保暖不足部位。該部分實(shí)驗(yàn)選擇2個(gè)服裝樣本完成，均設(shè)置為不加熱狀態(tài)。通過(guò)比較未加熱狀態(tài)下假人各區(qū)段的表面溫度變化，以表面溫度相對(duì)較低的5個(gè)區(qū)段作為保暖不足部位的最終選擇。另外可比較假人穿著2個(gè)樣本時(shí)，保暖不足部位是否發(fā)生改變。

第2部分：確定加熱裝置放置的服裝層位。該部分實(shí)驗(yàn)將加熱裝置放于相同服裝、相同身體部位的2種層位作為樣本，均設(shè)置為同一加熱溫度。將假人表面溫度升高更明顯，即加熱效果更好的樣本服裝層位作為最終選擇。

第3部分：確定每個(gè)身體部位適宜提供的加熱溫度。該部分實(shí)驗(yàn)將5個(gè)加熱裝置放于同一件服裝的5個(gè)位置，即前2部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的保暖不足部位和服裝層位。通過(guò)設(shè)置不同加熱溫度，分析假人各加熱部位的表面溫度變化，以此確定每個(gè)部位適宜提供的加熱溫度。

前2部分的指導(dǎo)原則為節(jié)約能源、提高加熱效率；第3部分的指導(dǎo)原則為滿足人體的熱舒適性。兩方面原則共同指導(dǎo)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。

另外，對(duì)加熱裝置所搭配服裝的隔熱值與加熱效果之間的關(guān)聯(lián)性做了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。以第1部分實(shí)驗(yàn)中的2個(gè)服裝(隔熱值不同)為樣本，通過(guò)開(kāi)啟相同位置的加熱裝置，并設(shè)置相同加熱溫度，比較二者加熱部位的表面溫度變化，分析服裝隔熱值與加熱效果之間的關(guān)系。

1.2 測(cè)試方法

本文實(shí)驗(yàn)采用假人著裝測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)中使用的Newton暖體假人是可以替代真人進(jìn)行服裝性能測(cè)評(píng)的復(fù)雜系統(tǒng)，擁有34個(gè)獨(dú)立控溫區(qū)段，具有恒皮溫、恒功率以及舒適3種模式。本實(shí)驗(yàn)采用恒功率模式，各區(qū)段加熱功率均設(shè)定為58.2 W/m2，對(duì)應(yīng)人體代謝率1 kcal/(kg·h)，以此模擬著裝者靜止站立狀態(tài)下的代謝產(chǎn)熱量。實(shí)驗(yàn)環(huán)境利用全天候人工氣候模擬艙實(shí)現(xiàn)，設(shè)定條件為低溫有風(fēng)環(huán)境：環(huán)境溫度為(-11.8±0.2) ℃；相對(duì)濕度為(55±5)%；平均風(fēng)速為(2.6±0.1) m/s，該環(huán)境條件設(shè)定值由東北地區(qū)冬季氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，它代表一種較為的寒冷外部環(huán)境。

本研究選取的服裝樣本A和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)中的服裝樣本B均為普通防寒服。基礎(chǔ)服裝統(tǒng)一設(shè)定為內(nèi)層棉毛衫、中層毛衣，褲裝統(tǒng)一設(shè)定為內(nèi)層棉毛褲、中層褲膽、外層外褲，并將棉安全帽、加絨手套、厚棉襪、加絨勞保鞋作為假人頭、手、腳的防寒配飾。各樣本的總隔熱值及具體構(gòu)成如表1所示。

圖1 加熱裝置簡(jiǎn)要示意Fig.1 A brief schematic diagram of heating device

3—右前上臂；4—右后上臂；5—左前上臂；6—左后上臂；7—右前前臂；8—右后前臂；9—左前前臂；10—左后前臂；13—前胸；14—肩部；15—腹部；16—后中；17—腰部；18—下背；19—右上前大腿；21—右上后大腿；22—左上前大腿；24—左上后大腿；25—右下前大腿；26—右下后大腿；27—左下前大腿；28—左下后大腿；29—右前小腿；30—右后小腿；31—左前小腿；32—左后小腿。圖2 未加熱情況下假人不同區(qū)段的表面溫度變化Fig.2 Surface temperature changes of different zones of manikin without heating

由表1可知，由于服裝材料及構(gòu)成的不同，樣本A的隔熱值要略高于樣本B。本實(shí)驗(yàn)就樣本A進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)，樣本B作為輔助對(duì)比服裝進(jìn)行差異性分析。

加熱設(shè)備選用市場(chǎng)上已有的服裝加熱裝置，其提示采用碳納米管發(fā)熱技術(shù)，如圖1所示。溫控范圍為30～53 ℃，在ASTM F1291—2004《使用暖體假人測(cè)量衣物熱阻的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(溫度為22 ℃，相對(duì)濕度為50 %，風(fēng)速為0.4 m/s)下，縫制于隔熱值為1.78 clo的外層服裝后中部位內(nèi)表面(內(nèi)搭服裝的隔熱值為0.82 clo)，穿著于假人系統(tǒng)(恒皮溫模式)，測(cè)得的校準(zhǔn)溫度范圍為31～49 ℃，如表2所示。

表2 加熱裝置的溫度設(shè)定值及對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)溫度Tab.2 Temperature set values and corresponding calibration temperatures of heating device ℃

2 結(jié)果與討論

2.1 人體保暖不足部位

為獲得人體著裝后保暖不足的身體部位，以確定加熱裝置的使用必要性，在本實(shí)驗(yàn)中，假人穿著樣本A進(jìn)行了53 min的測(cè)試。另外，為進(jìn)一步對(duì)比人體在穿著不同防寒水平的服裝時(shí)保暖不足部位是否有變化，在補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)中，假人穿著樣本B也進(jìn)行了53 min的測(cè)試。在均未打開(kāi)服裝加熱功能的低溫條件下，假人在53 min測(cè)試結(jié)束后的局部表面溫度見(jiàn)圖2。

由圖2可知，根據(jù)溫度的差異變化，可將假人各區(qū)段劃分為3個(gè)區(qū)域：上肢、軀干、下肢。整體來(lái)看，2個(gè)樣本有共同之處：軀干區(qū)域的平均表面溫度高于上肢和下肢區(qū)域；上肢區(qū)域，表面溫度較低的區(qū)段是前臂，不高于16 ℃；下肢區(qū)域，表面溫度較低的區(qū)段是小腿，最低溫度達(dá)到10.47 ℃。因此，人的小腿與前臂更需要加強(qiáng)保暖。綜合2個(gè)樣本在軀干區(qū)域的表面溫度，相對(duì)較低的區(qū)段是前胸、肩部、腹部，最低溫度達(dá)到16.31 ℃。綜上，在一定時(shí)間內(nèi)，假人表面溫度下降較多的5個(gè)區(qū)段分別為前胸、肩部、腹部、前臂和小腿。因此加熱裝置有必要放于以上這5個(gè)保暖不足的部位來(lái)減少人體冷感。

對(duì)比2個(gè)樣本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：假人在穿著樣本A時(shí)上半身各區(qū)段的表面溫度均大于樣本B。這是因?yàn)闃颖続的總隔熱值高于樣本B，因此保暖效果更優(yōu)。

2.2 服裝層位

為探究加熱裝置在服裝中的層位對(duì)整體保暖效果的影響，本文實(shí)驗(yàn)對(duì)比了2種放置層位(樣本A內(nèi)膽里料的內(nèi)側(cè)A1和外側(cè)A2，放置部位均為后中靠肩部區(qū)域，設(shè)定溫度均為53 ℃)下的假人表面溫度變化，如圖3所示。

圖3 加熱裝置放于樣本A不同層位的表面溫度 變化(內(nèi)膽里料內(nèi)側(cè)A1；內(nèi)膽里料外側(cè)A2)Fig.3 Surface temperature changes of different zones with different location of heating device in layers of sample A (A1:inside lining of clothing liner; A2:outside lining of clothing liner)

由圖3可知：樣本A2在4個(gè)區(qū)段的表面溫度均大于樣本A1，這意味著加熱裝置越貼近人體皮膚，加熱效果越好。具體來(lái)看：2個(gè)樣本在后中區(qū)段的表面溫度最高，樣本A2的最終表面溫度為36.21 ℃，明顯高于樣本A1(34.52 ℃)；它們?cè)诩绮繀^(qū)段的表面溫度差異也較大，達(dá)到 2.20 ℃，而腰部與下背區(qū)段的表面溫度差異較小，這是由于加熱裝置位于肩部與后中區(qū)段。因此，根據(jù)加熱裝置與服裝系統(tǒng)的組合原則——節(jié)約能源，提高加熱效率，它在服裝中的層位應(yīng)該更貼近人體皮膚，如樣本A內(nèi)膽里料外側(cè)。

2.3 加熱溫度

由于人體不同身體部位具有生理差異性，因此它們對(duì)加熱溫度的需求不一致。加熱過(guò)度會(huì)導(dǎo)致人體產(chǎn)生熱應(yīng)激；加熱不足又達(dá)不到保暖的目的。因此，根據(jù)加熱裝置與服裝系統(tǒng)的組合原則——滿足人體的熱舒適性，還需針對(duì)人體不同部位的保暖需求，對(duì)加熱裝置設(shè)定合理的加熱溫度，以提供給人體最優(yōu)的熱舒適性。根據(jù)2.1、2.2節(jié)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果，可以確定在本研究規(guī)定的環(huán)境條件、服裝條件以及人體活動(dòng)水平下，加熱裝置與防寒服系統(tǒng)組合的位置分別為前胸、肩部、腹部、前臂和小腿等5個(gè)部位的內(nèi)膽里料外側(cè)。

考慮到人體左右的對(duì)稱(chēng)性，在左右前臂和左右小腿中只選取了一邊作為加熱部位。本實(shí)驗(yàn)分別在假人的5個(gè)部位(右前臂、前胸、肩部、腹部、右小腿)放置加熱裝置，在環(huán)境溫度(-11.8±0.2) ℃、相對(duì)濕度(55±5)%、平均風(fēng)速(2.6±0.1) m/s的條件下測(cè)試了假人穿著樣本A在110 min內(nèi)各區(qū)段表面溫度的變化情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各溫度設(shè)定值如表3所示。

表3 不同時(shí)間段加熱裝置的溫度設(shè)定值Tab.3 Temperature set values of heating device at different time periods

圖4示出左右上肢區(qū)段表面溫度的變化情況。由于加熱裝置放于右前臂，因此右上肢的表面溫度明顯高于左上肢的表面溫度，尤其在右前前臂，與左前前臂的最大溫度差異達(dá)到7.15 ℃，其次為右后前臂，最大溫度差異達(dá)到5.36 ℃，說(shuō)明加熱裝置的使用極大地提高了服裝的防寒保暖效果，且用于該實(shí)驗(yàn)是可行的。另外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)定了不同的加熱溫度，可以發(fā)現(xiàn)在93 min之前，調(diào)節(jié)加熱溫度對(duì)于右上肢表面溫度的變化并無(wú)明顯影響，這是因?yàn)橛疑现臏囟染催_(dá)到加熱溫度。而在93 min之后，右上肢的溫度出現(xiàn)了明顯的下降，這是因?yàn)橥Ｖ辜訜嶂?，由于人體與外界冷環(huán)境之間溫度差的存在，導(dǎo)致人體熱量向外界散失，右前前臂的溫度下降最為明顯，在20 min的停止加熱過(guò)程中，右前前臂的溫度下降了1.59 ℃，意味著加熱裝置需要持續(xù)加熱，停止加熱后，加熱部位的溫度會(huì)很快下降。由于上肢區(qū)段所有表面溫度均未超過(guò)29 ℃，說(shuō)明在該實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，設(shè)定溫度為53 ℃并不能有效地提高防寒保暖作用，需要進(jìn)一步提高加熱溫度，以達(dá)到人體熱舒適的目的。

圖4 加熱裝置不同設(shè)定溫度對(duì)上肢區(qū) 段表面溫度的影響Fig.4 Effect of different temperature set values of heating device on surface temperature of upper limb zone

圖5示出軀干區(qū)段表面溫度的變化情況。加熱裝置放于前胸、肩部和腹部可發(fā)現(xiàn)，這3個(gè)部位的表面溫度有明顯的先上升后下降的趨勢(shì)。其中肩部溫度上升速率最快，其次為腹部，但是肩部溫度下降速率也最快，這主要與加熱溫度的設(shè)置有關(guān)。在 53 min 時(shí)，調(diào)節(jié)設(shè)定溫度為48 ℃，肩部溫度開(kāi)始下降，而腹部與前胸的溫度繼續(xù)上升，可推測(cè)設(shè)定溫度在48 ℃無(wú)法提供足夠的熱量，使肩部溫度保持在35.44 ℃。當(dāng)設(shè)定溫度為43 ℃時(shí)，肩部的溫度下降速率增大，腹部與前胸的溫度上升速率逐漸減小，在73 min之后，腹部與前胸的溫度開(kāi)始逐漸下降，此時(shí)設(shè)定溫度為38 ℃，說(shuō)明38 ℃的設(shè)定溫度并不能滿足腹部與前胸部位的保暖需求。由于前胸的溫度低于30 ℃，因此前胸部位的設(shè)定溫度應(yīng)該至少在 48 ℃ 以上，而肩部與腹部的溫度均超過(guò)了35 ℃，因此肩部與腹部的設(shè)定溫度應(yīng)在48 ℃以下。其他部位的溫度雖然未直接放置加熱裝置，但不同部位之間存在熱交換作用，所以其他部位的溫度也有明顯的上升過(guò)程。

圖5 加熱裝置不同設(shè)定溫度對(duì)軀干 區(qū)段表面溫度的影響Fig.5 Effect of different temperature set values of heating device on surface temperature of torso zone

圖6示出不同加熱溫度下左右下肢區(qū)段表面溫度的變化情況。加熱裝置放于右前小腿部位。在 8個(gè)部位中，溫度上升最為明顯的是右前小腿，其次為右下前大腿、右下后大腿、右后小腿，因此右腿溫度上升速率均大于左腿的溫度上升速率。由于加熱裝置不同加熱溫度的設(shè)置，右腿4個(gè)部位的溫度上升速率出現(xiàn)了一定的波動(dòng)，在93 min加熱停止之后，溫度出現(xiàn)明顯的下降。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，下肢區(qū)段的溫度均低于27 ℃，額外的加熱裝置雖然減小了表面溫度的進(jìn)一步降低，但下肢區(qū)段仍然面臨低溫危害，因此需要增加其設(shè)定溫度，至少大于 53 ℃，才能提供合適的保暖效果。

圖6 加熱裝置不同設(shè)定溫度對(duì)下肢區(qū) 段表面溫度的影響Fig.6 Effect of different temperature set values of heating device on surface temperature of lower limb zone

綜上所述，人體不同部位應(yīng)該設(shè)定不同的加熱溫度，以充分發(fā)揮加熱裝置的保暖效果，既不加熱過(guò)度，也不加熱不足。根據(jù)不同部位的表面溫度變化以及表2中加熱裝置的溫度設(shè)定值與校準(zhǔn)溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，推薦的設(shè)定溫度范圍及校準(zhǔn)溫度范圍如表4所示。

表4 四級(jí)加熱溫度推薦Tab.4 Four-level heating temperature recommendation ℃

2.4 服裝隔熱值對(duì)加熱效果的影響

為探究在同一環(huán)境條件和人體活動(dòng)水平下，加熱裝置搭配不同隔熱值的防寒服，對(duì)其加熱效果是否會(huì)產(chǎn)生不同影響另外進(jìn)行了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。

圖7(a)與(b)分別示出樣本A和B在開(kāi)啟加熱(ON)與關(guān)閉加熱(OFF)2種情況下的假人表面溫度變化。其中，加熱裝置均位于后中部位、內(nèi)層服裝里料內(nèi)側(cè)，設(shè)定溫度均為53 ℃。由圖7(a)可知，對(duì)樣本A來(lái)說(shuō)，在30 min的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，A-ON對(duì)應(yīng)的各區(qū)段表面溫度均大于28 ℃，A-OFF對(duì)應(yīng)的各區(qū)段表面溫度均小于28 ℃。A-ON對(duì)應(yīng)最大表面溫度的區(qū)段是后中，達(dá)到34.5 ℃，比不加熱情況下的表面溫度提高了24.9%，說(shuō)明加熱裝置能夠明顯提升服裝的保暖性能，而在肩部、腰部、下背等其他區(qū)段的表面溫度比不加熱情況下分別提高了8.54%、20.6%、20.1%。

圖7(b)描述了樣本B在加熱和不加熱2種情況下的表面溫度變化。與樣本A類(lèi)似，樣本B通過(guò)開(kāi)啟加熱也能夠明顯提高各區(qū)段的表面溫度，加熱情況下肩部、后中、腰部以及下背4個(gè)區(qū)段的表面溫度比不加熱情況下分別提高了26.8%、35.5%、22.1%、25.0%。后中區(qū)段表面溫度的提高幅度最大，主要是由于加熱裝置的位置最接近后中。

圖7 加熱與未加熱2種情況下假人穿著樣本 A和B上身各區(qū)段的表面溫度變化Fig.7 Surface temperature changes of upper body zones of manikin wearing sample A (a) and B (b) with and without heating

為進(jìn)一步對(duì)比2個(gè)樣本開(kāi)啟加熱之后的效果，樣本A和B在0～30 min加熱情況下各區(qū)段的表面溫度變化速度，加熱30 min時(shí)各區(qū)段的表面溫度值以及較不加熱情況下表面溫度的提高幅度如表5 所示。結(jié)果表明：加熱情況下，隨著加熱時(shí)間變長(zhǎng)，各區(qū)段表面溫度的變化速度在不同的樣本中呈現(xiàn)出不一樣的變化，對(duì)于樣本A來(lái)說(shuō)，除肩部和腰部區(qū)段的表面溫度略有降低之外，后中和臨近的下背區(qū)段對(duì)于加熱效果的維持能力均表現(xiàn)良好，尤其是后中區(qū)段，溫升速度達(dá)到了2.86 ℃/h，而對(duì)樣本B來(lái)說(shuō)，4個(gè)區(qū)段的表面溫度均出現(xiàn)了不同程度的降低，這主要是由于樣本A的服裝隔熱值高于樣本B，即本身的隔熱性能就優(yōu)于B，因此加熱裝置所產(chǎn)生的熱量能夠更多地保留在服裝層間，而更少地傳遞到外界冷環(huán)境中。從加熱30 min時(shí)2個(gè)樣本各區(qū)段的表面溫度值及較不加熱情況下的提高幅度大小也可以看出，樣本A的提高幅度均小于樣本B，但其表面溫度值均大于B，這說(shuō)明服裝隔熱值越高，不加熱情況下各區(qū)段的表面溫度越高，加熱后溫度的提高幅度就越低，但總體加熱效果更好。因此，服裝隔熱值的高低對(duì)加熱效果會(huì)有一定的影響，一般來(lái)說(shuō)，隔熱值高的服裝搭配加熱裝置后的加熱效果更好。然而，盡管服裝隔熱值的增加能夠提升加熱效果，但并不代表加熱效果越好，就越能滿足人體的熱舒適性?？梢?jiàn)，為提高加熱效果而盲目增加服裝隔熱值是不可取的，在規(guī)定的環(huán)境條件和人體活動(dòng)水平下，為滿足人體熱舒適性，不同隔熱能力的服裝都有著相對(duì)應(yīng)的加熱溫度范圍和適宜達(dá)到的加熱效果，這為之后在該領(lǐng)域的探索留有一定的研究空間。

表5 樣本A和B的加熱效果對(duì)比Tab.5 Comparison of heating effects of sample A and B

3 結(jié) 論

加熱裝置作為一種附加熱源，如果能夠有效地與服裝系統(tǒng)組合，將極大地拓寬人體能夠適應(yīng)和耐受的低溫環(huán)境范圍。然而，目前的相關(guān)研究在加熱裝置和服裝系統(tǒng)的組合原則與設(shè)計(jì)方法上缺乏統(tǒng)一性。本文從人體生理角度出發(fā)，提出了加熱裝置與服裝系統(tǒng)組合的原則：以滿足人體的熱舒適性為基本要求；盡可能節(jié)約能源，提高加熱效率。以防寒服為例，通過(guò)假人著裝實(shí)驗(yàn)，在規(guī)定的環(huán)境條件和人體活動(dòng)水平下，探究加熱裝置與服裝系統(tǒng)的最優(yōu)組合設(shè)計(jì)。針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)，得出如下結(jié)論：

1)通過(guò)假人系統(tǒng)確定了人體著裝后保暖不足的5個(gè)部位分別為：人體軀干的保暖不足部位是前胸、肩部、腹部，肢端保暖不足部位是前臂、小腿。并推薦置于防寒服內(nèi)膽的里料外側(cè)，才能更加有效地發(fā)揮其保暖效果。

2)推薦各部位的加熱溫度校準(zhǔn)范圍為腹部37～40 ℃； 肩部40～44 ℃；前胸44～49 ℃；前臂和小腿49 ℃以上。

3)隔熱值越高的服裝，其搭配加熱裝置后的加熱效果越好，但并不代表該服裝越能滿足人體的熱舒適性。因此，今后可以結(jié)合人體的熱生理數(shù)據(jù)和熱感覺(jué)主觀評(píng)價(jià)，對(duì)不同隔熱能力的服裝所對(duì)應(yīng)的加熱溫度范圍及加熱效果做進(jìn)一步探究。