消防服熱濕舒適性的評價方法

崔琳琳

江西省現(xiàn)代服裝工程技術研究中心，江西服裝學院(中國)

消防服熱濕舒適性的評價方法

崔琳琳

江西省現(xiàn)代服裝工程技術研究中心，江西服裝學院(中國)

摘要：消防服的熱防護性能要求其具有多層結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)也影響了消防服的熱濕舒適性。對消防服的熱濕舒適性進行研究與評價有利于提高消防服的熱濕舒適性。對比分析了不同地區(qū)和國家消防服標準對熱濕舒適性的評估方法及性能要求，介紹了服裝舒適性5級評價系統(tǒng)在消防服熱濕舒適性測試與評價中的應用。總之，通過客觀評價與主觀評價方法的綜合運用，可以較全面、精確地進行消防服熱濕舒適性的評價，但兩類評價方法仍需不斷完善。

關鍵詞：消防服；熱濕舒適性；暖體假人試驗；氣候室受控著裝試驗

在服裝、人體與環(huán)境構(gòu)成的微環(huán)境中，存在著復雜的熱濕傳遞過程,其中人體與環(huán)境間的熱濕傳遞過程是通過服裝進行的，因此服裝不僅具備導熱去濕作用,同時還具有隔熱隔濕作用[1]。導熱去濕是指人體通過服裝向外界環(huán)境發(fā)散熱量與濕汽或從外界環(huán)境中得到熱量與水分，而隔熱隔濕是指通過服裝阻礙人體與環(huán)境間的熱、濕傳導。服裝熱濕傳遞性能是影響服裝舒適性的關鍵因素之一,消防服作為消防員的重要著裝設備，其舒適性也受熱濕傳遞性能的影響。

據(jù)歐盟消防服標準EN 469規(guī)定,消防服需具備防對流熱、輻射熱、傳導熱與防熱熔融物質(zhì)、熱蒸氣燙傷性能，以及良好的防水性、阻燃性及熱穩(wěn)定性等性能。現(xiàn)有消防服大都為4層面料結(jié)構(gòu)，具有很高的熱阻，能提供較優(yōu)的熱防護性能[2],但在獲得熱防護性能的同時，消防服的透氣、透濕性能卻大打折扣，影響了消防服的熱濕舒適性。同時，消防服透氣、透濕性能不足還會阻礙汗液的蒸發(fā)與排出，使得人體皮膚表面汗液蒸發(fā)散熱量減少[3]，導致服裝內(nèi)積累過多的熱量,從而降低消防服的防護效果，進而影響消防人員的作戰(zhàn)能力與判斷力，使傷亡率增大。

當人體溫度超過正常體溫1.5 ℃時,人的判斷力和反應能力將會下降,導致其在危險環(huán)境中出現(xiàn)事故的可能性增加[4]。最近關于美國消防員在工作過程中出現(xiàn)死亡的研究表明,僅8%的消防員是由于燒傷致死的,42%的消防員是直接因熱壓力致死的,而剩余的50%則無明顯事故原因,但專家們更傾向于認為無明顯事故原因的死亡是由于熱壓力造成判斷力與行動力的降低造成的[5]。因此，越來越多的國內(nèi)外研究人員開始關注消防服熱濕舒適性的研究。

1消防服標準中關于熱濕舒適性的測試方法及性能指標

在許多情況下,消防服的熱防護性能要求與舒適性要求相互矛盾,故在制定消防服裝測試方法和標準時，需綜合考慮消防服在實際使用過程中總的性能要求。為此，不同地區(qū)和國家的消防服標準中，對消防服也提出了不盡相同的性能要求及相應的測試方法。主要消防服標準有中國公安行業(yè)標準GA 10—2014《消防員滅火防護服》、美國國家消防協(xié)會的NFPA 1971：2007《建筑火災及近火作戰(zhàn)防護裝備標準》、歐洲標準BS EN 469：2005《消防隊員用防護服——消防服的性能要求》，這3個標準對于消防服熱濕舒適性檢測方法及性能指標的要求有所不同[6]，具體如表所示1。

表1　3種不同標準的對比

由表1可以看出，歐洲標準與美國標準的測試方法都是采用發(fā)汗熱板法，但歐洲標準選取的評價指標是織物的濕阻，過于單一，而美國標準選取多層面料組合的總體熱散失量作為服裝舒適性的評價指標，可以較全面、客觀地評價服裝的整體舒適性。

通過對不同地區(qū)消防服標準的研究，可以掌握消防服應達到的熱濕舒適性標準，有利于選擇合適的消防服熱濕舒適性測試及評價方法。

2消防服熱濕舒適性測試與評價

服裝舒適性是人體、服裝、環(huán)境構(gòu)成的微環(huán)境中生理學、生物熱力學、心理學等的綜合平衡，因此消防服熱濕舒適性的檢測也要綜合生理學、生物熱力學、心理學等幾個方面。消防服的多層結(jié)構(gòu)可為其提供較好的隔熱性與防水性，但在高溫火場環(huán)境中，消防服能否很好地透氣、透濕，不僅影響著消防員的判斷力和決策力，更對消防員的生命安全有很大影響。Umbach提出了皮膚模型、暖體假人穿著試驗、氣候室受控著裝試驗、有限的現(xiàn)場穿著試驗及現(xiàn)場試驗這一服裝舒適性5級評價系統(tǒng)[7]。目前，國內(nèi)外普遍采用該5級評價系統(tǒng)(圖1)評價服裝的舒適性[8]。消防服的熱濕舒適性能測試與評價也可以運用該評價系統(tǒng)。

2.1材料的生物物理性能測試

服裝舒適性評價系統(tǒng)中，第1級材料的生物物理性能指標測試是在微氣候模型基礎上對面料的熱濕舒適性能進行測試的。

——面料熱傳遞性能測試：其測試方法有很多，通常有平板法、冷卻法和恒溫法，也可以使用織物保暖儀進行測試[9]。

——面料透氣性測試：可以直接用織物透氣儀測試[10]。

——面料靜態(tài)濕傳遞性能測試：面料靜態(tài)濕傳遞性能測試方法主要有透濕杯法和密度梯度法，其中透濕杯法有吸濕法和蒸發(fā)法，密度梯度法有R管法和平板法[11]。

圖1　服裝舒適性能5級評價系統(tǒng)

由于消防服面料層數(shù)較多，在采用第1級材料的生物物理性能指標測試對消防服面料的熱濕舒適性進行測試時，可以通過改變面料的組合，測試組合后面料整體的熱濕阻值，再采用定量分析的方法，找出熱濕舒適性最優(yōu)組合方案。

2.2服裝的生物物理性能測試

在進行服裝的生物物理性能測試時，可采用真人大小的暖體假人或出汗假人對消防服整體各項熱濕舒適性能指標(如熱阻、濕阻等)進行檢測與評價,也可以應用暖體假人試驗進行服裝開口部位通風效應、部位結(jié)構(gòu)設計對人體熱濕生理調(diào)節(jié)影響的研究,獲得消防服在穿著狀態(tài)下整體熱濕舒適性的綜合評價。

采用暖體假人或出汗假人試驗對消防服整體熱濕舒適性進行評估，其試驗周期短，試驗結(jié)果的重演性好，且在測試不同的消防服試樣時具有較高的分辨率，是客觀定量評估消防服熱濕舒適性較簡便且理想的方法[12]。

2.3氣候室受控著裝試驗

氣候室可以模擬溫度為-20～50 ℃、相對濕度為0%～100%的環(huán)境條件，因此，采用氣候室受控著裝試驗進行消防服熱濕舒適性測試時，可以使氣候室環(huán)境溫度與濕度盡可能接近實際火場的環(huán)境，提高測試的準確性?；饒霏h(huán)境屬于高溫、高濕環(huán)境，人工氣候室無法完全模擬火場環(huán)境，但可以適度提高溫度和濕度，模擬救火現(xiàn)場環(huán)境。氣候室受控著裝試驗包括生理學評價方法和心理學評價方法兩部分測試。根據(jù)生理測試結(jié)果與主觀評價結(jié)果的對比,可對上一級測試結(jié)果進行正確性檢驗。

2.4綜合評價法

綜合評價法是指在實際作業(yè)環(huán)境下通過一定數(shù)量或大規(guī)模著裝人員參與的著裝試驗，對服裝性能進行全面、綜合的評價[13]。有限的現(xiàn)場穿著試驗和現(xiàn)場試驗均屬于綜合評價法,這兩種評價方法能夠全面、綜合地對消防服熱濕舒適性進行評價,但由于需要投入大量的人力、物力,且火災現(xiàn)場影響因素復雜、實際環(huán)境非常危險等因素,這兩種評價系統(tǒng)的可操作性較差。

3結(jié)語

材料的生物物理性能指標測試與服裝的生物物理性能測試中，關于熱濕舒適性的評價屬于客觀評價，主要采用儀器進行測試，其試驗周期短，結(jié)果的重演性好，但脫離了消防服的實際穿著情況，不能全面、綜合地反映消防服的熱濕舒適性能。消防服為多層結(jié)構(gòu)服裝，因此，消防服的熱濕舒適性不僅受各層面料性能及不同面料間相互作用的影響，還與消防服的整體結(jié)構(gòu)有關。不同款式結(jié)構(gòu)的消防服會形成不同的衣下空隙，其性狀也各不相同，因此僅采用1級和2級評價方法并不能全面、綜合地反應消防服的熱濕舒適性。氣候室受控著裝試驗和有限的現(xiàn)場試驗及現(xiàn)場試驗的熱濕舒適性評價綜合運用了客觀評價與主觀評價方法，可以較全面、精確地測試評價消防服的熱濕舒適性，但兩類評價方法均仍需不斷完善。其中，主觀評價需考慮心理學相關內(nèi)容，對受試人員的選擇、試驗環(huán)境的設計及評價標尺的設置不斷改進，使試驗方法、評價標尺更科學；而客觀評價方法的改善關鍵在于數(shù)學模型和物理參數(shù)的設計與選擇,并不斷改進和研發(fā)試驗設備。

消防服熱濕舒適性評價方法的研究應建立在對熱濕舒適性相關影響因素研究的基礎上,并確立不同的評價指標及方法,同時衡量這些檢測及評價方法是否在實踐與理論上都統(tǒng)一可行，以不斷完善消防服的熱濕舒適性研究。

參考文獻

[1]劉茜.從服裝熱濕舒適性測試看主客觀評判的關系[J].四川紡織科技,2004(4):62-64.

[2]李俊,王云儀,張向輝,等.消防服多層織物系統(tǒng)的組合構(gòu)成與性能[J].東華大學學報(自然科學版),2008,34(4):410-415.

[3]LI J,BARKER R L,DEATON A S．Evaluating the effects of material component and design feature on heat transfer in firefighter turnout clothing by a sweating manikin[J].Textile Research Journal,2007,77(2):59-66．

[4]趙蒙蒙,李俊,王云儀.消防服著裝熱應力研究進展[J].紡織學報,2012，33(3)：145-150.

[5]羅琦,徐盛,金朝霞,等.滅火防護服熱濕舒適性探討[J].勞動保護,2012(5):88-90.

[6]韓海云.中歐消防員滅火防護服標準比較[J]. 消防科學與技術,2010,29(8)：718-722.

[7]UMBACH K H. Physiological tests and evaluation models for the optimization of the performance of protective clothing[C]//MEKJAVIC I B,BANISTER E W,MORRISON J B.Developments in Environmental Ergonomics.New York:IEEE Computer Society,1988:139-161.

[8]張向輝,王云儀,李俊,等.防護服裝結(jié)構(gòu)設計對著裝舒適性的影響[J].紡織學報,2009,30(6):138-144.[9]尹繼亮,來侃,張一心,等.服裝穿著熱濕舒適性的評價方法[J].北京紡織,2000,21(6):55-58.

[10]HOLMER I,KUKLANE K,GAO C．Test of firefighter’s turnout gear in hot and humid air exposure[J]．International Journal of Occupational Safety and Ergonomics,2006,12(3):297-305．

[11]周亮.消防服材料熱舒適性與熱防護性的研究[D].上海：東華大學，2012.

[12]李紅燕,吳宣潤,張渭源.多層織物系統(tǒng)綜合熱防護性能[J].材料科學與工程學報,2008,26(4):520-525.

[13]朱利軍,陳景山,張渭源.暖體假人著裝試驗研究[J].中國紡織大學學報,1999,25(5):80-82.

Evaluation method of thermal and moist comfort of firefighter clothing

CuiLinlin

Jiangxi Centre for Modern Apparel Engineering and Technology, Jiangxi Institute of Fashion Technology，Nanchang/China

Abstract:Thermal protective performance of the firefighting clothing is required to have a multi-layer structure, but the heat and moisture comfort of firefighter clothing is affected by this structure. The evaluation and research of firefighter clothing thermal and moist comfort is beneficial to improve the heat and moisture comfort of firefighter clothing. The standards of firefighter clothing for different regions and nations for comfort performance assessment methods are compared, the applications of five comfort evaluation systems in the firefighter clothing hot wet comfort tests and evaluation are introduced. In conclusion, through the comprehensive utilization of objective evaluation and subjective evaluation methods, more comprehensive and accurate evaluation for fire protection clothing thermal and moist comfort can be made, but the two kinds of evaluation methods still need to improve.

Key words:firefighter clothing；thermal and moist comfort；manikin test；climate chamber controlled dress test