上裝保溫性能測試新方法

陶 俊， 王府梅，2， 劉美娜， 羅勝利

(1. 東華大學 紡織學院， 上海 201620； 2. 東華大學 紡織面料技術教育部重點實驗室， 上海 201620；3. 煙臺南山學院， 山東 煙臺 265713； 4. 廣州纖維產品檢測研究院， 廣東 廣州 511447)

上裝保溫性能測試新方法

陶 俊1， 王府梅1，2， 劉美娜3， 羅勝利4

(1. 東華大學 紡織學院， 上海 201620； 2. 東華大學 紡織面料技術教育部重點實驗室， 上海 201620；3. 煙臺南山學院， 山東 煙臺 265713； 4. 廣州纖維產品檢測研究院， 廣東 廣州 511447)

為確定服裝保溫性的科學測試方法，采用LD-1型服裝保溫儀分別在控制服裝熱阻和環(huán)境溫度的情況下考查了服裝系統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間；在環(huán)境條件不變的情況下，考查了穿著方式對服裝熱阻的影響；在服裝系統(tǒng)不變的情況下，研究了環(huán)境溫濕度對服裝熱阻的影響。結果表明：非穩(wěn)態(tài)傳熱時間會隨著服裝熱阻的增大而延長，隨著環(huán)境溫度的降低而延長；在測量外套類服裝時，必須內著一件標準內衣以減少“風洞效應”；并且由于服裝熱阻的測量值會隨著環(huán)境溫度的升高而增大，從而影響服裝熱阻測量的準確性，因此所有的測量必須在接近服裝的使用環(huán)境下進行。

服裝保溫性能測試儀； 非穩(wěn)態(tài)傳熱時間； 環(huán)境溫濕度； 服裝熱阻

服裝熱阻是評價其保溫或隔熱性能的重要指標，大小主要取決于服裝本身(包括服裝材料及材料組合方式、服裝結構如開領高低等)，同時受外界環(huán)境和穿著方式等多種因素影響[1-3]。服裝熱阻一直采用暖體假人或出汗假人測試，其能夠模擬人體與環(huán)境之間的熱交換，測試服裝熱阻和環(huán)境的舒適度[4]。但是，不同尺碼的服裝不能在同一臺暖體假人上進行測試，這為市場銷售的尺碼大范圍變化的服裝熱阻測試評價帶來不便。針對這一問題，東華大學和山東萊州電子儀器有限公司于2014年聯(lián)合研制出LD-1型服裝保溫性能測試儀，綜合了服裝三維空間結構和材料熱阻測試條件，大幅簡化了儀器結構，降低了儀器成本，提高了測試精確度[5]。

本文主要研究基于LD-1型服裝保溫儀的服裝熱阻的科學測試方法，包括非穩(wěn)態(tài)傳熱時間的確定和測試步驟、測試時服裝試樣的穿著方式、測試環(huán)境溫濕度設定等，為改進服裝保溫性的國內外測試標準提供參考。

1 實驗部分

1.1 測試原理

本文中重新定義了服裝的熱阻為：人體穿上合適尺碼的服裝試樣，由非穩(wěn)態(tài)傳熱轉變到穩(wěn)態(tài)傳熱以后，人體表面溫度和服裝外側空氣層溫度的差值同人體表面單位面積散失的氣態(tài)熱流功率之比。該定義避免了服裝表面積的測量困難及熱阻與服裝款式的關聯(lián)性，使得熱阻與人體散熱量直接相關[6]。采用LD-1型服裝保溫儀測試時，服裝熱阻R的計算公式[5]為

(1)

式中：R為服裝熱阻，m2·℃/W；H為穩(wěn)態(tài)傳熱過程中代表人體表面的假體表面前后測試板散失的總計功率，W；S為假體表面前后測試板的總面積，m2；T1為假體試驗板的平均溫度，℃；T2為距離假體15～30 cm處空氣層4點平均溫度的平均值，℃；R0為儀器的空體熱阻值，m2·℃/W，即儀器銅殼和內部材料以及外部附著空氣層的合計熱阻。

1.2 實驗條件

本文實驗選擇上海1～3月份自然氣候下的室內環(huán)境，環(huán)境溫度為5～20 ℃，環(huán)境相對濕度為40%～70%(研究溫濕度對服裝熱阻測量的影響時，為了獲得更為顯著的規(guī)律，會適當擴大實驗的溫濕度范圍)。為保證每一次測試的環(huán)境溫濕度相對穩(wěn)定，60 m2的實驗室內不允許其他設備運行，并且緊閉門窗，避免陽光直射，每日環(huán)境溫度高峰的中午和低谷的深夜停止測試，保證每一次測試中環(huán)境溫度的變化不超過±0.5 ℃；減少實驗室開門和人員行走引起的隨機氣流擾動對熱阻產生的影響[7]，并且儀器外圍安裝一個1.5 m×1.8 m的防風罩(類似蚊帳)，防風罩內風速在0.2 m/s以下，風速對熱阻測試值的影響可忽略不計。

1.3 試 樣

本文選用的5類服裝試樣均來自勁霸男裝(上海)有限公司，如表1所示。其材料和結構差異都很大，有利于體現(xiàn)各種因素對測試方法的影響。每類服裝選取2種不同的型號或尺碼，每類中不同尺碼試樣的材料和制造方法完全相同，因此可認為其設計熱阻相同?？紤]服裝在使用和洗滌過程中可能會損失一些熱阻，因此全部選用未經使用的新服裝做實驗。

表1 試樣信息

2 測試方法討論

根據(jù)ASTM：F2372-11《防寒服等級測試標準》和BS874—11986《保暖性測試方法》服裝測試重復次數(shù)均為3次，因此本文實驗的每種試樣在同等條件下都至少測試3次。為保證熱阻的準確性，同一組實驗的著裝方式保持相同[8]。每次測試前試樣在該環(huán)境下攤開平衡24 h以上。

由測試原理不難看出，作為測試方法必須解決下述問題：1)非穩(wěn)態(tài)傳熱時間，即假體穿上試樣后經過多久才能達到穩(wěn)態(tài)傳熱；2)如何設定測試環(huán)境溫度T2；3)是否需要模擬真實著裝情況測試，即對于外套類試樣，儀器裸體是否需要穿上標準內衣后再穿試樣測試；4)數(shù)件衣服組合穿著測試后，如何計算單件服裝的熱阻。本文主要針對這4個問題設計實驗和研究討論。

2.1 非穩(wěn)態(tài)傳熱時間的確定

測試前需要預先給儀器輸入?yún)?shù)“非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t”，儀器使用該時間以后測試的物理量來計算試樣熱阻。判定試樣何時進入穩(wěn)態(tài)傳熱階段主要依據(jù)濾波后的測試板熱功率曲線，將熱功率達到第1個極小值以后，其連續(xù)60 s內波動小于0.5 W的時間點看作穩(wěn)態(tài)傳熱的起點。

2.1.1 測試板消耗的熱功率曲線特征

儀器控制假體的表面溫度穩(wěn)定在(33±0.2) ℃范圍，測試板的熱功率曲線形態(tài)如圖1所示。分析了在不同環(huán)境下對不同服裝試樣測試的數(shù)百次實驗結果，發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：在實驗初始階段，溫度較低的服裝內表面快速吸收測試板提供的熱量，測試板消耗熱功率迅速增大，達到最大值Hmax后開始下降，當服裝內各點溫度都趨于穩(wěn)定時，測試板輸出功率達到極小值，試樣初步進入穩(wěn)態(tài)傳熱，但未完全進入穩(wěn)態(tài)傳熱，將這段時間稱為劇烈非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t1；之后測試板輸出熱功率會略微上升并且逐漸趨于恒定值，試樣內各點溫度都達到穩(wěn)定值，即進入穩(wěn)態(tài)傳熱，將這段時間稱為初步穩(wěn)態(tài)傳熱時間t2。t1與t2之和總稱為非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t，即儀器服裝系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)傳熱所需要的時間。

圖1 測試板消耗的熱功率曲線(環(huán)境溫度為8 ℃)Fig.1 Thermal power curve of test panel at 8 ℃

2.1.2 非穩(wěn)態(tài)傳熱時間與服裝熱阻的關系

實驗發(fā)現(xiàn)，儀器服裝系統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)時間與服裝熱阻有關。在環(huán)境溫度為(20～22)℃范圍內，服裝熱阻與劇烈非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t1和非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t的實驗關系見圖2所示。

圖2 環(huán)境溫度20～22 ℃下不同熱阻服裝的傳熱時間特征Fig.2 Curves of heat-transferring time changing with different clothing thermal resistance between 20 ℃and 22 ℃

由圖2可知，隨著服裝熱阻的增大，儀器服裝系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間t1和t都在延長。因為一般服裝的熱阻越大服裝會越厚重，上升到相同溫度需要吸收的熱量越多，測試板供熱時間也就越長。另外，不同熱阻服裝的熱功率曲線的最大值也不同，這屬于冷暖感問題，與熱阻測試方法無直接關系，本文不作過多分析。

2.1.3 非穩(wěn)態(tài)傳熱時間與環(huán)境溫度的關系

圖3示出同一套服裝系統(tǒng)在不同環(huán)境溫度下測試的熱功率曲線。比較3種情況下劇烈非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t1和非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t可知，環(huán)境溫度越低，同一件服裝達到穩(wěn)態(tài)傳熱的時間越長，因此，非穩(wěn)態(tài)傳熱時間除與服裝本身的熱阻有關之外，還與環(huán)境溫度有關。當環(huán)境溫度低于15 ℃時，“羽絨服+棉針織衫”組合服裝的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間超過了30 min。

圖3 不同環(huán)境溫度下“羽絨服+針織衫”的功率曲線Fig.3 Curves of down jacket with a sweater at different temperature

為進一步研究非穩(wěn)態(tài)傳熱時間與環(huán)境溫度的關系，在8～22 ℃范圍內進行了更多的測試，結果如圖4所示。由圖可知，隨著環(huán)境溫度降低，同一件服裝達到穩(wěn)態(tài)傳熱所需要的時間延長。因為當環(huán)境溫度較低時，服裝內各點達到穩(wěn)態(tài)傳熱狀態(tài)需要上升的溫度幅度較大，需要從測試板吸收的熱量較多，因此測試板需要延長時間供熱，當環(huán)境溫度較高時，則正好相反。

所以，測試方法中儀器服裝系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)傳熱所需的時間，應根據(jù)試樣熱阻和實驗室環(huán)境溫度2個方面因素確定。服裝熱阻越高，達到穩(wěn)態(tài)傳熱狀態(tài)的時間越長；環(huán)境溫度越低，達到穩(wěn)定傳熱狀態(tài)的時間也越長。

圖4 劇烈非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t1和非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t隨環(huán)境溫度的變化Fig.4 Relationship of drastic unsteady heat-transferring time t1 and total unsteady heat-transferring time t changing with ambient temperature. (a) Cotton knitted sweater; (b) Down jacket

2.1.4 非穩(wěn)態(tài)傳熱時間的設定

由以上的實驗分析可知，不同熱阻的服裝達到穩(wěn)定傳熱所用時間長短不同，同一件服裝在不同環(huán)境溫度下測試時進入穩(wěn)態(tài)傳熱所需的時間也不同。本文分析了在8～22 ℃的環(huán)境溫度下不同服裝124次實驗的熱功率曲線和溫度曲線，結果發(fā)現(xiàn)：對于熱阻小于1 clo(1 clo=0.155 m2·℃/W)的服裝，無論哪一次實驗，1 800 s后的熱功率曲線和溫度曲線都處在穩(wěn)定不變階段；而對于熱阻大于1 clo的服裝，如羽絨服和棉衣，當環(huán)境溫度低于15 ℃時，達到穩(wěn)態(tài)傳熱所需的時間就超過了1 800 s，溫度越低則達到穩(wěn)態(tài)傳熱所需時間越長。

為更好地預設非穩(wěn)態(tài)傳熱時間，根據(jù)圖2和圖4顯示的線性關系，利用上述5套試樣在不同環(huán)境下測試的共計25組實驗數(shù)據(jù)，求得非穩(wěn)態(tài)傳熱時間t與服裝熱阻R、環(huán)境溫度T2間的二元回歸方程為

t=498R-45T2+1 771

(2)

采用上述方程估算出不同熱阻服裝的非穩(wěn)態(tài)時間，結果如表2所示，其中不同熱阻服裝應該采用的測試環(huán)境溫度將在2.4節(jié)討論。

表2 不同服裝熱阻和環(huán)境溫度下的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間

所以，對于熱阻小于1 clo的春秋用服裝，建議服裝保溫儀的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間設定為30 min；而對于熱阻大于1 clo的服裝，30 min的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間對于LD-1型服裝保溫儀是不夠的，需要延長非穩(wěn)態(tài)傳熱時間。但是無論何種試樣，測試完成后，需要核實預先給儀器設置的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間是否足夠，若不夠需要重新設定。所以，對于未知熱阻的試樣，為避免重復測試，第1次實驗寧可設定比較長的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間，根據(jù)第1次測試的熱功率曲線調整非穩(wěn)態(tài)傳熱時間，進行第2、3次測試。儀器的測試時間即穩(wěn)態(tài)傳熱時間規(guī)定為儀器服裝系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)傳熱后的10 min。

2.2 多層服裝中單件服裝的熱阻計算

2.2.1 模擬使用中的著裝條件

服裝試樣穿著的合體性、外套試樣內是否有內衣等測試條件都會影響服裝的保溫效果及熱阻測試值，制定測試方法的原則應該是能夠測量服裝在使用中的保溫性。所以為剔除影響測試結果準確度的意外因素，若無特殊原因，應該在接近使用中的著裝條件下測試。

關于服裝的合體性，按照GB/T 1335—2008《服裝號型男子》規(guī)定的人體與服裝三圍的關系設定。此外，為測得單層試樣的保溫效果，測試時兩側袖子被掛起，結果如圖5所示。

圖5 LD-1型服裝保溫性能測試儀Fig.5 LD-1 clothing insulation tester

關于穿著方式，一般在測試外套類服裝時都要內穿標準內衣。因為當假體不穿內衣時，外套與“假體”之間的空隙比較大，裸體與服裝內表面間的空氣層與真實使用狀態(tài)不同。有風時，氣流會在試樣內表面與假體表面間流動，引起“風洞效應”，服裝的測試熱阻會偏小[9]；無風或低風速時，服裝與假體表面空隙之間的空氣層保持“靜止”，服裝的測試熱阻會偏大。無論哪一種情況，都導致測量誤差。所以，實驗應在接近實際使用中的著裝條件下進行測試，羽絨服、夾克、風衣等外套類服裝應該穿著“標準內衣”進行測試，此處的“標準內衣”是指測試方法規(guī)定使用的已知熱阻的內衣。

2.2.2 單件服裝熱阻的2種計算方法

關于外套類試樣與“標準內衣”組合測試后單件外套的熱阻，本文提供了2種計算公式。

Olesen在1985年提出，多層服裝疊加測試的總熱阻Rcl(從人體皮膚到服裝外表面的總熱阻，clo)與各單件服裝熱阻Rclei的關系式為Rcl=ΣRclei[10]，從而有未知外套的熱阻R的計算公式為

(3)

式中：R組合為外套與“標準內衣”疊加測試的熱阻；R內衣為“標準內衣”熱阻，是已知量。

式(4)為李俊等[11]研究出的多層服裝熱阻的統(tǒng)計學關系式，實驗表明，當數(shù)件服裝疊加穿著時，每件服裝的總熱阻大約會損失20%。

(4)

為考察不同的穿著方式對服裝熱阻的影響，本文針對同一款羽絨服的2個不同尺碼設計了2種實驗，第1種實驗為儀器裸體直接穿羽絨服測試，第2種實驗是羽絨服內著棉針織衫測試，而后分別用上面2個公式計算單件服裝熱阻。每種著裝條件下測試4次，熱阻的平均值和變異系數(shù)如表3所示，測試環(huán)境溫度為14～17 ℃、相對濕度為40%～60%、風速不超過0.2 m/s。

從表3可看出，不同穿著方式下相同試樣的熱阻測試值明顯有別，無論哪一種計算公式下儀器裸體穿羽絨服的熱阻測試值都更大，說明在0.2 m/s的低風速下，裸體測試時羽絨服與假體之間的空氣起到保溫作用，增大了服裝熱阻。

因此對于外套類服裝，若用儀器假體直接穿著服裝測試，其熱阻測試值不能反映使用中的服裝熱阻。所以測試外套類服裝時應該與標準內衣組合穿著。

表3 不同著裝方式下的熱阻值

2.3 標準內衣的確定

由2.2小節(jié)的研究內容可知，外套類服裝穿著內衣測試時的熱阻更接近使用情況，但是內衣的材質和厚薄等因素是否對外套的熱阻測試值產生影響還不確定。針對此問題，本節(jié)設計了以下實驗：讓S號羽絨服內分別穿著羊毛衫(S號和M號)、襯衫(S號)、起絨內衣(S號)和棉針織衫(S號)，測試組合服裝系統(tǒng)的傳熱指標，分別用公式(3)和(4)計算羽絨服的熱阻，每一著裝條件下10次測試的平均熱阻和變異系數(shù)如表4所示，測試環(huán)境溫度為16～18 ℃、相對濕度為43%～58%、風速低于0.2 m/s。

表4 不同內衣組合測試的同一件羽絨服熱阻

分析表4的實驗數(shù)據(jù)可知：在公式(3)計算下羽絨服的熱阻在1.503～1.583 clo之間，變異系數(shù)在2.8%～4.8%之間；而在公式(4)計算下羽絨服的熱阻在1.610～1.659之間，變異系數(shù)在2.8%～4.5%之間。說明穿著不同的標準內衣測試后的羽絨服熱阻值差異不大，并且測試結果很穩(wěn)定。下面對不同標準內衣下的羽絨服熱阻測試值的差異進行了顯著性檢驗，結果見表5所示。

由表5數(shù)據(jù)可知，在99%置信區(qū)間下，所有內衣對應的羽絨服熱阻測試值不存在顯著性差異，即認為無論用哪一種內衣作為標準內衣測得外套的熱阻都沒差異。但是，在95%的置信區(qū)間下，假體穿起絨內衣或棉針織衫與穿羊毛衫(S)測試的羽絨服熱阻間存在顯著性差異，而與穿相同羊毛衫(M)測試的羽絨服熱阻間又沒顯著性差異，這應該是未能嚴格控制的環(huán)境溫濕度導致的結果，因此，可認為內衣材質、厚薄等對組合測試中外套的熱阻無顯著性影響。

表5 不同內衣下羽絨服熱阻測試值差異的顯著性檢驗

注t*≤2.896 5時，在99%的置信度下無顯著性差異；t*≤2.306 0時，在95%的置信度下無顯著性差異。

因為本文實驗不能完全控制環(huán)境溫濕度條件，上述羽絨服與不同內衣組合的測試結果比較中難免混雜有環(huán)境溫濕度的影響。但無論如何，從整體情況看，內衣材質和厚薄對外套熱阻測試值的影響不大。所以測試方法中規(guī)定某一種或數(shù)種內衣為“標準內衣”，與外套類服裝組合測試傳熱指標，再用公式計算外套熱阻是可行、可靠的方法。

2.4 測試環(huán)境溫濕度的選定

試樣熱阻是傳導、對流、輻射3散熱途徑的合計效果。根據(jù)基礎論著報道的材料物理性能參數(shù)，在人類通常經歷的環(huán)境溫度范圍，纖維傳導性能并無明顯變化。但是，服裝試樣的對流散熱、輻射散熱對大氣環(huán)境溫濕度的依存度很高，隨著服裝內外溫差變大，纖維集合體的滲流散熱(空氣通過纖維間、紗線間、服裝接縫間等孔隙流動)和輻射散熱會明顯增大。所以，保溫性測試時必須考查環(huán)境溫濕度、風速對服裝熱阻的影響。

2.4.1 空體熱阻與環(huán)境溫濕度的關系

表6示出2016年2-5月時間段內隨機抽查儀器空體熱阻的20次測試的統(tǒng)計結果，由變異系數(shù)可看出，環(huán)境溫度、相對濕度在較大范圍變化時空體熱阻的變化很小，即空體熱阻與環(huán)境溫濕度無關。因為假體外殼材料是紫銅，內部元件材料不吸濕，假體的熱性能不受環(huán)境溫濕度影響。

2.4.2 服裝熱阻與環(huán)境溫濕度的關系

在風速低于0.2 m/s，相對濕度控制在40%～60%但溫度不同的環(huán)境下，對2種尺碼的羽絨服和棉針織衫共進行了96次熱阻測試，結果如圖6所示。每次實驗中環(huán)境溫度波動﹤±0.5 ℃，環(huán)境相對濕度波動﹤±3%，測試前服裝試樣在所考查的環(huán)境中攤開平衡24 h以上。

表6 儀器空體熱阻與對應環(huán)境條件的統(tǒng)計結果

圖6 羽絨服內著棉針織衫熱阻與環(huán)境溫度的關系Fig.6 Relationship of clothing thermal resistance and ambient temperature

從圖6可看出，2種型號的羽絨服和棉針織衫疊加的總熱阻與環(huán)境溫度呈現(xiàn)明顯的正相關關系，測得熱阻隨著環(huán)境溫度的升高而增大，S號羽絨服熱阻與環(huán)境溫度的相關系數(shù)r=0.88，XL號羽絨服與環(huán)境溫度的相關系數(shù)r=0.87。

因為沒有人工氣候室，環(huán)境溫度和相對濕度會交叉影響熱阻測試。為避開溫度影響分析相對濕度的影響，圖7示出了分區(qū)間標記不同環(huán)境溫度范圍的測試值，并且在95%的置信度下對每個溫度段的熱阻和相對濕度的線性相關性進行顯著性檢驗。發(fā)現(xiàn)在所有溫度段，熱阻與相對濕度的關系都不顯著，無論在哪一個溫度范圍，羽絨服內著針織衫的總熱阻隨環(huán)境相對濕度的變化都沒有明顯的規(guī)律性，呈現(xiàn)出較大的隨機波動。這說明在本實驗的環(huán)境相對濕度45%～76%范圍，服裝熱阻隨環(huán)境濕度的變化規(guī)律性并不明顯。但是由于纖維吸濕量會引起保溫性能的變化，環(huán)境濕度對服裝熱阻測試值的影響不可避免。所以，應該在接近使用環(huán)境下測試，才能給出有實用價值的服裝熱阻。

圖7 羽絨服內著針織衫熱阻與環(huán)境相對濕度的關系Fig.7 Relationship between clothing thermal resistance and relative humidity

2.4.3 理想測試環(huán)境溫度討論

前面實驗表明，環(huán)境溫度對服裝熱阻有顯著影響，應該在接近使用環(huán)境下測試才能得出應用中的真實保溫性。所以，如何確定測試環(huán)境溫濕度是測試方法研究必須解答的另一問題。下面對不同熱阻服裝應該采用的環(huán)境溫度進行分析。

由克羅值定義可知，在環(huán)境溫度為21 ℃、相對濕度50%、風速小于0.2 m/s的環(huán)境下，體重為65 kg、身高為170 mm的標準在靜止狀態(tài)或輕微活動(閱讀或散步)條件下感覺舒適時的體表單位面積散熱功率為58.14 W/m2[12]，稱此散熱功率的人為標準人。接近使用環(huán)境是指，在該環(huán)境下測試時假體單位面積散熱功率應該接近標準人的單位面積散熱功率58.14 W/m2。采用LD-1型服裝保溫儀測試時，理想測試環(huán)境應該滿足H/S≈58.14 W/m2，其中測試板面積S為0.267 3 m2，算得H應等于15.54 W。

此處只考慮環(huán)境相對濕度50%左右、風速低于0.2 m/s的情況，由公式(1)可導出服裝保溫性的理想測試環(huán)境溫度T2的計算公式如下：

(5)

式中：假體表面溫度T1=33 ℃；R為服裝試樣熱阻，m2·℃/W；空體熱阻R0=0.074 m2·℃/W。

依據(jù)式(5)，計算出不同季節(jié)、不同保溫性能服裝熱阻的理想測試環(huán)境溫度，結果如表7所示，對應的環(huán)境相對濕度為50%左右、風速小于0.2 m/s?？紤]實施的可行性，我們給出了建議使用的環(huán)境溫度。若風速提高則測試環(huán)境溫度應進一步提高，風速和環(huán)境相對濕度對服裝保溫性能的影響有待今后在人工氣候下研究。

表7 不同保溫性能服裝的理想測試環(huán)境溫度

3 結 論

1)對于外套類服裝，儀器裸體直接穿著服裝測試的熱阻值不能反映服裝的真實熱阻，應該與標準內衣組合穿著進行測試。測試后從組合服裝的總熱阻中減去標準內衣的熱阻可得外套類試樣的熱阻。標準內衣的材質、熱阻大小對外套類服裝熱阻的測試結果沒有影響。

2)環(huán)境溫濕度對儀器的空體熱阻沒有影響，但是，對服裝的熱阻測試值有明顯影響：隨著環(huán)境溫度的升高，服裝的熱阻測量值會增大；由于本實驗的相對濕度變化范圍小，沒有看出服裝熱阻對相對濕度的依賴性，但因纖維吸濕量會引起傳熱性能的變化，環(huán)境濕度對服裝熱阻的測試值影響不可避免。所以，應該在接近使用環(huán)境下測量服裝的保溫性。

3)服裝的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間與其熱阻和環(huán)境溫度高度相關，服裝熱阻越大，保溫測試初期的非穩(wěn)態(tài)傳熱時間越長；環(huán)境溫度越低，保溫測試所經歷的非穩(wěn)態(tài)時間越長。對于可估測出大致熱阻的服裝試樣，先確定所需的測試環(huán)境溫度，再預測非穩(wěn)態(tài)傳熱時間，輸入儀器開始測試，但是，無論何種試樣，測試結束后都要檢驗其非穩(wěn)態(tài)傳熱時間是否足夠。

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Novel test method of clothing thermal insulation performance

TAO Jun1, WANG Fumei1,2, LIU Meina3, LUO Shengli4

(1.CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China; 2.KeyLaboratoryofTextileScience&Technology,MinistryofEducation,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China; 3.YantaiNanshanUniversity,Yantai,Shandong265713,China; 4.GuangzhouFiberProductInspectionandResearchInstitute,Guangzhou,Guangdong511447,China)

In order to determine a scientific test method of clothing thermal insulation performance, based on the LD-1 clothing insulation tester, the unsteady heat-transferring time of the clothing system was studied under the conditions of the control of the clothing thermal resistance and environment temperature. Under the constant environment conditions, the influence of dressing way on the clothing thermal resistance was studied; and under the constant clothing system, the influence of the environment temperature and humidity on the clothing thermal resistance was studied. The experimental results show that the unsteady heat-transferring time prolongs along with the increase of the clothing thermal resistance, and prolongs along with the decrease of the ambient temperature. When testing the coat type clothing, it is necessary to wear a standard underwear to reduce the wind tunnel effect. With the increase of ambient temperature, the measurement value of clothing thermal resistance will increase, which will affect the measurement accuracy of the clothing thermal resistance, thus all measurements must be carried out under conditions close to the clothing use environment close.

clothing insulation tester; unsteady heat transferring time; temperature and humidity; clothing thermal insulation

10.13475/j.fzxb.20160607008

2016-06-27

2017-01-18

國家自然科學基金項目(51673036)；國家質檢總局科技項目(2016QK035)

陶俊(1991—)，男，碩士生。主要研究方向為服裝上裝的保暖性測試。王府梅，通信作者，E-mail：wfumei@dhu.edu.cn。

TS 107

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