冬季賽事志愿者滑雪服散熱開口設計方法探析

趙曉曦

摘要：提高使用者的生理熱濕舒適性?；谥驹刚呋┓衢_口原理及影響因素，分析了現(xiàn)有滑雪服在保持微氣候環(huán)境熱濕舒適性方面的不足，探討散熱開口的設計方法，從位置、結構、工藝、調(diào)節(jié)方式、創(chuàng)新性密閉結構，提出設計的細化原則。提出了設計志愿者滑雪服的關鍵難點，即要注重開口設計與服裝套穿關系之間的相互性，以及其適用性。該設計方法將為今后冬奧會志愿者服裝設計提供可行性參考價值。

關鍵詞：散熱開口設計滑雪服志愿者套穿關系

中圖分類號：TS941.2

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）01-0124-03

引言

2022年冬季奧林匹克運動會將在北京-張家口舉行，這一盛典的舉辦帶動了冰雪產(chǎn)業(yè)的興起，冰雪賽事也不斷涌現(xiàn)，其中冬季賽事志愿者為賽事的成功舉辦起到了重要保障作用。在雪場的工作環(huán)境下，滑雪服以較好的功能特性和款式風格特征，更能適應工作環(huán)境的需求和整體賽事的視覺景觀要求，因而常作為冬季賽事志愿者服裝的首選。

然而普通滑雪服并不能完全滿足冬季賽事志愿者的工作需求。一方面，與運動員相比，賽事志愿者因雪上工作要求，需長期處于冬季室外工作環(huán)境下。以張家口市崇禮區(qū)太舞雪場舉辦的國際雪聯(lián)高山滑雪遠東杯為例，崇禮冬季歷史最低氣溫可達-32”C，遠東杯志愿者工作人員室外雪場工作時間長達4-8小時，與日?；┯柧毣驃蕵废啾龋驹刚咝枰媾R更長時間的低溫工作環(huán)境，對于保暖防寒具有更高要求;而另一方面，由于工作需要，當志愿者機體處于動態(tài)時，人體機能運動產(chǎn)熱，如果無法合理散熱，多余的熱量將會造成體感不適和汗液冷凝現(xiàn)象的發(fā)生，進而影響滑雪服的防寒保暖效能。因此，賽事志愿者滑雪服既要有較好的保暖性，又應當在適當時候能夠合理散熱。因為服裝的通風性直接決定汗液蒸發(fā)和皮膚熱量的散失【1-2】，而服裝通風性與服裝開口有密不可分的關系，因此服裝開口設計作為人體熱平衡調(diào)節(jié)的重要手段，可以較好地滿足使用者的需求，保證維持人體動態(tài)與靜態(tài)下的正常熱平衡【3】，以達到服裝內(nèi)微氣候環(huán)境的熱濕舒適性。

一、志愿者滑雪服散熱開口原理

熱傳遞在滑雪服微氣候環(huán)境內(nèi)，以對流、傳導、輻射的方式發(fā)生【4】。當人體處于動態(tài)時，熱量大幅度產(chǎn)生，人體通過顯性出汗與隱性出汗方式，經(jīng)汗液蒸發(fā)帶走皮膚表面熱量，進行體溫調(diào)節(jié)。如圖1所示，當散熱開口處于打開狀態(tài)時，通過對流散熱的方式，可將衣內(nèi)高溫環(huán)境下的熱濕快速帶入衣外低溫環(huán)境，從而防止?jié)駸嵩诨┓?nèi)集聚，避免冷凝現(xiàn)象的發(fā)生，保護人體在低溫環(huán)境下免受二次凍傷，由此可見滑雪服散熱開口對于衣物內(nèi)微氣候環(huán)境重要的調(diào)控能力。

二、志愿者滑雪服散熱開口的影響因素

散熱開口的作用是為了調(diào)節(jié)人體的濕熱平衡，因此應結合熱傳遞的傳導原理對散熱開口進行分析。志愿者滑雪服的熱傳遞主要受到外界環(huán)境、服裝、人體的因素影響。包覆在人體及服裝表面的空氣層和織物內(nèi)空氣，受外界環(huán)境和人體因素的影響，會促進或減緩發(fā)生對流和蒸發(fā)散熱的強度。

首先，外界環(huán)境可分為室外和室內(nèi)兩種工作場景。當志愿者在室外時，外界環(huán)境處于極寒狀態(tài)，此時散熱開口受其外界風速、溫度、濕度影響較大，因此其工藝密閉性要求應較高，以減緩空氣層與外界環(huán)境發(fā)生對流和蒸發(fā)作用?？椢飪?nèi)空氣也可減緩人體及服裝的空氣層與外界環(huán)境發(fā)生的熱傳遞，但開口結構導致其局部織物內(nèi)空氣結構破壞，將促進熱傳遞，影響保暖效果，因此開口位置的選擇應避免在易進行熱傳遞的位置;當志愿者進入室內(nèi)后，外界環(huán)境由極寒轉為溫暖，此時散熱開口應起到快速散發(fā)空氣層內(nèi)的濕熱到外界環(huán)境的作用，從而達到促進發(fā)生對流和蒸發(fā)的目的，使人體快速適應室內(nèi)溫暖的環(huán)境。

其次，人體方面的影響因素，主要指人體運動變化狀態(tài)。當人體處于靜態(tài)時，空氣層對流較弱，人體蒸發(fā)強度較低，此時應考慮保暖的需求;當人體開始處于動態(tài)時，空氣層對流較強，人體蒸發(fā)散熱強度不斷攀升，但空氣層內(nèi)的濕熱尚未達到飽和狀態(tài)，當人體持續(xù)處于動態(tài)時，空氣層內(nèi)的濕熱達到飽和狀態(tài);當人體運動后，空氣對流立刻減弱，人體蒸發(fā)強度在一定時間仍然保持一定水平，隨時間推移蒸發(fā)強度逐漸減弱?？梢姴煌闆r使滑雪服的熱傳遞性能發(fā)生改變，影響人體濕熱舒適性。

在服裝因素方面，滑雪服本身的面料纖維、款式結構特征和人體外服裝套穿層數(shù)等會影響滑雪服內(nèi)微氣候空氣流動和對流散熱的效能。而通過控制散熱開口的調(diào)控能力也可以影響衣下空氣的流動，從而使服裝的熱傳遞性能發(fā)生顯著變化。

綜上，在人體動靜狀態(tài)與外界環(huán)境的作用下，可以通過對滑雪服散熱開口的設計，改變服裝內(nèi)微氣候熱濕氣的流動，使志愿者滑雪服的超負荷熱濕及時傳遞到外界，或在靜態(tài)時防止滑雪服內(nèi)熱量散失，達到維持人體熱舒適和防寒的目的。因此，冬季賽事志愿者滑雪服散熱開口的設計直接影響服裝微氣候空氣層的熱濕，是認識人體濕熱負荷的重要方式。

三、開口設計的關鍵問題

（一）套穿服裝之間的相互性

冬季賽事志愿者滑雪服內(nèi)層穿搭形式、層數(shù)、面料材質(zhì)等對滑雪服的散熱開口設計有直接的影響。常見的雙板滑雪運動服裝套穿形式分為內(nèi)中外三層。內(nèi)層常搭配貼身保暖內(nèi)衣套，主訴速干保暖;中層常搭配抓絨夾克，主訴保暖吸濕排汗;外層為滑雪服套，主訴防風雨、耐磨損。因此開口設計也應考慮內(nèi)層和中層服裝之間的影響進行設計，另外，如果在中層服裝上也設計散熱開口，需要各層之間開口錯位設計以控制對流散熱。

（二）散熱開口在視覺景觀上的適應性

大型賽事活動往往具有統(tǒng)一的視覺景觀要求，服裝設計必須以賽事核心圖形為基礎”。散熱開口作為滑雪服上的結構設計，具有一定的外觀效果破壞性。因此在設計使用時，應根據(jù)主視覺造型圖案的形狀進行結構改造或將其隱藏，以達到符合大型賽事對于形象景觀的要求。

四、志愿者滑雪服散熱開口的設計方法

常見的滑雪服散熱開口集中在雙板滑雪服中，目前市面上以上下分體式雙板滑雪服為主?；┥弦麻_口常設在腋下，滑雪褲散熱開口常設計在大腿內(nèi)側與襠底位置。除內(nèi)結構散熱開口外，領口、帽口、袖口、下擺、褲腳均為自然散熱開口結構。

（一）散熱開口的位置設計

散熱開口位置的設計應該從人體生理表現(xiàn)、心理感官、心理舒適性三方面思考。

首先，人體生理表現(xiàn)主要是指人體機能的熱濕舒適性，即人體在靜態(tài)時、運動時、運動后靜態(tài)時的濕熱生理表現(xiàn)。根據(jù)人體溫濕度傳感數(shù)據(jù)與紅外攝像儀測得的實驗數(shù)據(jù)【5】，對人體生理明顯熱濕部位進行標注，如表1所示。志愿者滑雪服散熱開口位置可依照熱濕較高部位進行設計。在靜態(tài)狀態(tài)下人體主訴以保暖為主，因而內(nèi)結構散熱開口設計應避免出現(xiàn)在高溫高濕之外的位置，即腹部、四肢、手腳的位置;運動過程中人體機能帶動熱量產(chǎn)生，因而內(nèi)結構散熱開口設計應關注在人體高溫區(qū)域的對流散熱，即頭部、胸部、后背上下部的位置;如果不能在運動過程中及時散失熱量，人體將大量出汗，通過汗液蒸發(fā)進行降溫;運動后進入靜止狀態(tài)，則會出現(xiàn)服裝內(nèi)所有區(qū)域相對濕度較高的情況，所以此時應該將內(nèi)結構散熱開口和自然散熱開口相結合，進行服裝內(nèi)整體系統(tǒng)性散熱散濕。根據(jù)運動后人體高溫區(qū)域標注，內(nèi)結構散熱開口應當選擇在頭部、胸部、腋下、后背上下部位置，并結合自然散熱開口設計即帽口、領口、袖口、下擺、褲腳的位置。

其次，內(nèi)結構散熱開口也應該注意避開人體心理感官冷敏感區(qū)域，根據(jù)Thuestone方法探求的心理感官量構成感覺心理尺度6，越靠近體核的軀干部位對溫度刺激敏感度高，腰部部位對冷刺激最為敏感，四肢末端對冷刺激相對不敏感。

最后，心理舒適性主要是指在大型賽事場合穿著時的合適性。根據(jù)高山滑雪遠東杯賽時所做的情況調(diào)研和實地采訪，穿著雙板滑雪服教練員、救生員對散熱開口有如下反饋意見：滑雪褲的散熱開口位置從左腿膝蓋內(nèi)側沿大腿內(nèi)側經(jīng)襠底呈對稱式到右腿膝蓋內(nèi)側，在做下蹲動作時此位置視覺感觀較強，在使用滑雪褲散熱開口時，易在心理上形成壓抑感。因此大型賽事的志愿者滑雪服的設計，應以志愿者心理舒適性作為導向基礎，避免在隱私部位設計散熱開口。

綜上，如圖2所示冬季賽事志愿者滑雪服上衣的內(nèi)結構散熱開口位置應設計為沿背部中上部，經(jīng)腋窩處到達胸部中下部，呈斜向走勢，以解決滑雪上衣高溫區(qū)域的散熱散濕;考慮到滑雪上衣的雪裙覆蓋滑雪褲臀部上半部分，背部下部濕熱區(qū)域較難通過此處增設散熱開口來解決，但使用者動態(tài)狀態(tài)下，臀部衣物結構為運動提供活動量，結合風箱效應，可通過在大腿上部外側位置增設開口，提高外界與背部下部和臀部上部位置的空氣對流，達到散熱散濕的目的。

（二）散熱開口的結構設計

散熱開口結構可分為門襟式與內(nèi)襯透氣網(wǎng)布式，如圖3所示。市面上常見的滑雪服、沖鋒衣、皮膚衣結構散熱開口多為門襟式開口，在服裝散熱接口處直接破縫開口，其優(yōu)點可以極速散熱，但當在戶外風速過快的嚴寒環(huán)境中，門襟式開口進風量較大，易導致人體快速失溫，造成人體損傷。部分服裝結構中存在內(nèi)襯透氣網(wǎng)布式開口，此開口結構在門襟式開口的基礎上使用透氣網(wǎng)眼布進行拼接，限制開口的進風量。因此，對開口進行控制，防止熱濕超負荷散失的內(nèi)襯式散熱開口更適用于冬季賽事志愿者滑雪服。

（三）散熱開口的工藝要點

考慮冬季賽事志愿者長期處于室外極寒與強寒冷雨雪狀態(tài)下，偶見室內(nèi)外穿插工作情景，當志愿者由室外零下溫度突然轉移到溫暖的室內(nèi)環(huán)境時，附著在服裝上的冰雪會快速融化?；┓鈱用媪暇哂蟹烙晁阅?，在結構散熱開口處也應使用防水工藝進行處理，同時應考慮入倉式拉頭，保障散熱開口關閉狀態(tài)下的密閉性，提高滑雪服整體防風和防水效能。其次，還應考慮開口工藝對人體的舒適性影響，如開口處硬度過高，會增加開口與衣物接觸部位的磨損，影響面料的使用周期和使用者的舒適性。

（四）散熱開口的調(diào)節(jié)方式

1.內(nèi)結構散熱開口的調(diào)節(jié)：服裝內(nèi)結構散熱開口可以通過拉鎖拉頭的調(diào)節(jié)進行密閉保溫或開放散熱。常見的散熱開口常使用單開拉鏈與雙開拉鏈兩種調(diào)節(jié)方式。單開拉鏈僅限單方向進行開口大小的調(diào)節(jié)，如若散熱開口位置橫跨背部、腋下、胸腔時，單方向拉鎖僅能保證拉開方向上的區(qū)域散熱，不能調(diào)節(jié)局部區(qū)域散熱。雙開拉鏈由于開口始末端均可以打開，可在特定區(qū)域進行調(diào)節(jié)，具有優(yōu)勢。

另外，室外環(huán)境下散熱開口需要手的參與進行操作，由于嚴寒環(huán)境與工作需要，志愿者需佩戴較厚的保暖手套進行開合，因此手套與開口拉鎖之間的適用性也應重點考慮。使用較大拉袢有助于增加與手套之間的摩擦力，或是使用尼龍繩掛袢提高拉力，從而提升散熱開口調(diào)節(jié)的便捷性。

2.自然散熱開口的調(diào)節(jié)：除內(nèi)結構散熱開口之外，自然開口也是重要的散熱方式。可通過調(diào)節(jié)自然散熱開口的松緊度、密閉結構進行熱濕的調(diào)節(jié)。

帽口可通過彈力抽繩進行面部的松緊調(diào)節(jié)，當配合使用滑雪頭盔和滑雪鏡時，在一定程度上抽繩卡扣可以固定帽口圍度，以起到一定的密閉功能。但由于頸部經(jīng)常處于活動狀態(tài)，領口部位受頭部上下及左右轉動影響，當未穿戴滑雪頭盔于風帽內(nèi)部時，風帽后圍即后頸部位形成一定空間，增加了空氣層內(nèi)的對流現(xiàn)象和通過其帽口縫隙與外界空氣對流和蒸發(fā)，其密閉效果大大降低。目前市面上的滑雪服也忽略了服裝與配件之間的配合性，即適配性不強，當在冬季風較大的地區(qū)，或者在從事滑雪或登山等運動時，人們往往需要佩戴脖套以起到頸部及面部保暖作用，但現(xiàn)有的脖套佩戴時，脖套與帽子之間存有一定空間，寒風易通過帽子開口處縫隙進入后頸部，再通過頸部空間縫隙進入下方服裝內(nèi)部，導致滑雪服整體密閉性較差，降低了保暖性能。且現(xiàn)有的脖套均為獨立式結構，在不需要使用時，不方便收納。通過對冬季大型賽事活動遠東杯進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)使用者在室內(nèi)場景休息時，脖套作為一種配件很容易丟失;且當冬季大型賽事活動舉辦時，室內(nèi)零散的脖套會影響整體的視覺景觀形象。

為解決上述問題，設計發(fā)明藏脖套式風帽。該發(fā)明采用密閉結構設計，將脖套與風帽進行結合，設計藏脖套式風帽結構，解決了滑雪服自然散熱開口保暖密閉性不強、脖套不易儲存、滑雪使用者易丟配件的問題。如圖4所示，該脖套正面長度方向的兩端均設置有第一連接件A，該脖套背面長度方向的兩端均設有第二連接件B;帽子擋片C的頂部和底部與帽子的里料D固定連接，擋片C內(nèi)側的左、右兩端均設有第三連接件A，帽子的里料上與第三連接件對應的位置設置有第四連接件B;脖套位于擋片和帽子的里料之間，且第一連接件A和第四連接件B可拆卸連接，第二連接件B和第三連接件A可拆卸連接，第二連接件B和第四連接件B均為柔軟魔術貼毛面，第一連接件A和第三連接件A均為柔軟魔術貼勾面。

在室內(nèi)使用情況下，脖套隱藏收納在擋片C和帽子的里料D之間，并通過第一連接件A和第四連接件B以及第二連接件B和第三連接件A的連接實現(xiàn)脖套的固定，解決了配件易丟失的問題;在室外需要使用時，將第一連接件A和第四連接件B分離，第二連接件B和第三連接件A分離，取出脖套，再將脖套的中間位置留置在擋片C外側，然后將脖套的長度方向的兩端與相應的第三連接件A和第四連接件B連接，使脖套與擋片之間圍成一封閉的環(huán)形，使用者將頭部穿過該環(huán)形，把脖套圍繞在脖子外圍即可。在穿戴后，脖套的長度方向的兩端緊密夾設在擋片C和帽子里料D之間，后頸部的脖套與帽子之間緊密貼合，從而有效防止寒風進入后頸部，有利于提高服裝的保暖密閉性能。

如圖5所示，除彈力抽繩松緊調(diào)節(jié)、擋風結構調(diào)節(jié)外，還可在領口門禁內(nèi)設置擋風條以提高保暖性，也可通過門襟拉鎖開合調(diào)節(jié)進風量影響對流和蒸發(fā)的強度?；┓里L雪袖口設計為袖子內(nèi)層增設的膽布袖口，長度長于外層袖口，可以很好地阻擋寒風進入滑雪服內(nèi)部?？紤]到與保暖手套搭配的適配性與雪場工作需求，防風雪袖口應該盡量保持密閉狀態(tài)，因此內(nèi)層袖口應當設置彈力織帶包邊或彈力繩包邊，以適配手套內(nèi)層腕口圍度。下擺防風裙設計方式與防風袖口原理基本一致，但由于運動中人體胸腔、腹腔、盆腔三部分相互配合、牽制，防風裙的位置會發(fā)生位移，這對熱傳導效能影響較大，因此可在防風裙底部配置防滑硅膠條解決位移問題?；┭澩鈱友澞_應更多考慮與滑雪鞋的適配性，如圖2所示，在搭配雪鞋情況下可通過拼接可調(diào)節(jié)三角布來達到控制收放量的目的，三角布拼接在雪褲外層褲腳位置，通過拉鎖結構進行開合和收放;滑雪褲內(nèi)層彈力防風褲腳也應可調(diào)節(jié)以適配雪鞋，考慮到滑雪時，腿部運動會導致褲裝的上下位移，因此在內(nèi)層防風褲腳處也應配置防滑條，提高滑雪服內(nèi)的密閉性。

結語

冬季賽事志愿者滑雪服散熱開口設計應依據(jù)人體生理表現(xiàn)、心理感官、心理舒適性設計開口位置;采用內(nèi)襯透氣網(wǎng)布式開口結構控制進風量;保障散熱開口關閉狀態(tài)下的工藝密閉性，系統(tǒng)性提高滑雪服整體防風和防水效能;通過雙開拉鏈進行調(diào)節(jié)內(nèi)結構散熱開口，且應考慮使用保暖手套操作內(nèi)結構散熱開口拉頭開合時的便捷性;結合自然散熱開口的松緊度、藏脖套式風帽的創(chuàng)新性密閉結構設計，調(diào)節(jié)服裝系統(tǒng)性濕熱負荷;要注重開口設計與服裝套裝關系之間的相互性，滿足大型賽事活動對服裝視覺景觀的要求。只有這樣才能準確地設計好冬季賽事志愿者滑雪服中的相應散熱開口，確?；┓転橹驹刚咛峁┖侠淼臒釢袷孢m度，防止冷凝現(xiàn)象的發(fā)生，為冬季大型賽事活動提供有力的后勤保障。

基金項目：高性能多功能冬奧服裝服飾研究開發(fā)（Z181100005918005）實用新型專利：一種便于收納脖套的服裝（ZL202020544627.4）

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