淺談服裝熱濕舒適性及評價方法

王濤++吳浩寧

摘要：本文綜述了服裝的熱濕舒適性能的三個要素：熱傳遞性能、濕傳遞性能、透氣性能。對服裝熱濕舒適性的評價標(biāo)準(zhǔn)和測試方法進行了闡述，從氣候參數(shù)評價法、生理學(xué)評價法、心理學(xué)評價法三個方面進行了討論。

關(guān)鍵詞：熱舒適；透氣性；織物

1 引言

隨著時代的發(fā)展，人們對服裝的要求也在逐漸變化。最初人們穿著服裝無非為了避寒，而后為了裝飾美，過去主要講究結(jié)實、耐穿，隨人們生活水平的提高，人們既要求服裝款式新穎、穿著美觀、大方得體，同時又要求服裝穿著舒適，全面考慮服裝功能。服裝的歷史雖然久遠，但對服裝舒適性的系統(tǒng)研究才僅有幾十年的歷史，在這幾十年中，國內(nèi)外紡織服裝領(lǐng)域的工作者做了大量的研究工作，初步形成了服裝舒適性的某些基本定義、評判方法、儀器和指標(biāo)。

服裝是織物的制成品，它在人體—服裝—環(huán)境系統(tǒng)中起著重要的調(diào)節(jié)作用。服裝舒適性是人們對服裝舒適效果的綜合評價，這一概念涉及面很廣。著裝后，人們是否感到舒適不僅與衣料和服裝的物理性能和特征有關(guān)，還與人們的活動方式、環(huán)境條件以及人們的生理、心理因素有關(guān)。服裝舒適性包括三個方面：熱濕舒適性、接觸舒適性和視覺舒適性，其中熱濕舒適性是服裝最重要的舒適性指標(biāo)。l941年，A.P.Gagge等人提出了與人的生理參數(shù)、心理感覺和環(huán)境條件相聯(lián)系的服裝隔熱保暖指標(biāo)——克羅（clo）值[1]。1962年，A.H.Woodcock提出了服裝的透濕指標(biāo)Im，這兩大指標(biāo)為服裝舒適性的評判研究工作奠定了基礎(chǔ)。

從20世紀(jì)70年代后期開始，對服裝（織物）的舒適性研究主要集中在對熱濕舒適性方面，如何科學(xué)地定性、定量地對服裝（紡織品）的熱濕舒適性做出合理的評判是目前研究的主要課題。人體是一個有機體，不斷進行著新陳代謝，人體皮膚不斷向環(huán)境散發(fā)熱量和濕氣來維持皮膚表面溫度的恒定。人體的舒適感覺取決于人體本身產(chǎn)生的熱量水分和周圍環(huán)境散失熱量水分等之間能量交換的平衡，研究表明舒適的衣內(nèi)氣候范圍是：溫度（32±l）℃，相對濕度（50±10）% [2]，日常生活中，人們所期待的服裝熱濕舒適性是指服裝能夠適應(yīng)自然環(huán)境和人體的活動狀態(tài)轉(zhuǎn)移熱和水分，使衣內(nèi)氣候保持在舒適的范圍內(nèi)。

由此可見，為了研究織物的熱濕舒適性就需要研究測量其透通性，可通過測量織物的保暖性、透水性、吸濕性、透氣性等，間接反映服裝在穿著時的舒適性，這是熱濕舒適性的研究起點，近幾十年來，科學(xué)工作者在舒適性機理、測試儀器、試驗方法、生理因素、環(huán)境條件、紡織品的性能和結(jié)構(gòu)與其舒適性的關(guān)系方面做了大量的研究工作，取得了一系列的研究成果，使人們對于舒適性的認識越來越深入。

2 織物熱濕舒適性的三個要素

織物熱濕舒適性機理是人、織物、環(huán)境之間的生物熱力學(xué)的綜合平衡，它是氣溫、濕度、輻射溫度、風(fēng)速、人體活動水平、織物的熱傳遞性能、濕傳遞性能、透氣性能等多種因素的綜合協(xié)調(diào)，其中織物的熱、濕、透氣性能是影響服裝穿著舒適性的基本因素。

2.1 熱傳遞性能

通常情況下，在環(huán)境溫度低于人體表面溫度時，由溫度梯度直接引起的濕熱流將經(jīng)由衣著用織物的里面向外面流動。一般材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)來表示，單位是kJ/m·h·℃（或w/m·℃），導(dǎo)熱系數(shù)越大，則該材料的導(dǎo)熱性越高，而其隔熱性或保暖性越低，各種紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)如表l。

作為纖維集合體的織物，存在著由許多微小空隙集聚而成的氣孔，這種氣孔的總?cè)莘e約為織物的60%～80%，即空氣占據(jù)著織物的最大體積。由表1可知靜止空氣的導(dǎo)熱性比任何紡織纖維都小得多。因此，對織物的熱傳遞性能來說，織物的結(jié)構(gòu)要比纖維材料更重要。織物中的空氣含有量稱為含氣量。通常織物所用紗線線密度越大，紗與紗之間的氣孔容積越大，其織物含氣量也越大；織物密度小的則氣孔大，其含氣量也就越大；交織點越多的織物組織其含氣量越大。如平紋組織的含氣量要比斜紋、緞紋組織的含氣量大，衣著用纖維大多具有一定的親水性與空氣中的水分或人體的汗液接觸后。能較快地吸濕、散濕，并由此進行吸熱和散熱。因此，織物的熱傳遞過程是一個十分復(fù)雜的過程，它包括通過纖維和織物中的空氣、水分傳導(dǎo)熱量及通過纖維或紗線之間的空隙對流和輻射熱量。

2.2 濕傳遞性能

在較冷環(huán)境中，人體通過輻射、對流和汗液蒸發(fā)來保持體內(nèi)外熱平衡。而在熱環(huán)境中，當(dāng)外界氣溫高于體表溫度時輻射和對流散熱無法進行。此時人體唯一的散熱途徑就是蒸發(fā)汗液散熱，因此織物的濕傳遞性能是在熱環(huán)境中維持人體熱平衡的決定性因素。水分通過織物時的相態(tài)有氣相和液相兩種，織物透濕有兩種途徑：一是液態(tài)水由織物的毛細作用而傳遞，這種傳遞也稱芯吸傳遞[3]，即由于織物的紗線及纖維結(jié)構(gòu)中存在毛細管，液相水分（人體分泌出的汗水或自然水）可通過毛細管作用從織物的一面?zhèn)鬟f到另一面，從而也使熱量傳到織物的另一面。二是由于汗液在皮膚表面蒸發(fā)，當(dāng)接近皮膚一側(cè)的材料與皮膚之間空氣層中水蒸氣分壓大于周圍環(huán)境中水蒸氣分壓時，氣相水分主要通過織物內(nèi)紗線間、纖維間的空隙從分壓高的一邊向分壓低的一面擴散，其擴散遵循菲克定律，即：

織物的這種透濕汽性決定于織物結(jié)構(gòu)及其多孔性和厚度，這種傳遞方式是汗液蒸發(fā)擴散的主要方式[4]。其次，蒸汽在織物上凝結(jié)成水后再蒸發(fā)到外界空氣中去，對于穿著織物還要求吸水（吸汗）性好，而且干燥性要好，即具有吸濕快干性。

2.3 透氣性能

織物穿著舒適性的研究是與織物的透氣性能分不開的?？椢锏耐笟饬靠捎蓺W拉及伯努利定律導(dǎo)出其基本方程式：

氣體通過織物有交織孔隙和纖維間縫隙兩條途徑。一般交織孔隙為主要途徑，服用織物的透氣性直接影響其穿著時的舒適性，可透氣的織物一般可透過水汽以及液相水，它直接影響人體汗氣和汗液的向外傳遞，如果織物的透氣性過小，會因人體熱、濕不易排出而使人感到悶熱不適。影響織物透氣性的因素較多，研究表明，影響織物透氣性的主要因素有纖維幾何特性、紗線特數(shù)、紗線捻度、織物密度、組織和厚度等[5]，衣著用織物在穿著中的透氣性還受外界大氣因素的影響，一般氣溫升高，透氣性下降，風(fēng)速增加，則透氣性增大。

3 服裝熱濕舒適性評價方法

3.1 氣候參數(shù)評價法

原田隆司等人提出了服裝小氣候概念。在原田的理論基礎(chǔ)上，許多學(xué)者把服裝微氣候作為研究熱濕舒適性的基礎(chǔ)，通過測量織物與模擬皮膚間氣候區(qū)溫度、濕度的變化來反映織物對人體舒適感的影響，并提出了一系列評價指標(biāo)，如Vmbach和原田等提出了多項指標(biāo)，但由于這些指標(biāo)過于繁雜且缺乏足夠的穩(wěn)定性而難以得到實際應(yīng)用。另一類是通過模擬皮膚熱損失來反映人體的舒適感[6]。諶玉紅等通過測量微氣候的水汽分壓、溫度和熱流曲線提出了傳濕面積、水蒸氣分壓上升和溫度的最大增量等6項舒適性指標(biāo)；李棟高等以皮膚溫度、生理飽和壓差、無感發(fā)汗量及熱阻值為測定服裝內(nèi)小氣候狀態(tài)的參數(shù)，以形成熱濕舒適性特征的描述和表征方法，描述在非顯汗?fàn)顟B(tài)下服裝的熱濕舒適性。

3.2 生理學(xué)評價法

服裝生理學(xué)評價是指通過人體在特定的活動水平和環(huán)境下，以穿著不同種類服裝時生理參數(shù)的變化來評價服裝舒適性，通過測定人體體溫（皮膚溫度和直腸溫度）、氧氣消耗量、出汗量等生理指標(biāo)來定量測試服裝對人的舒適程度的一種客觀方法。它作為服裝工效學(xué)研究的主要手段之一，多年來一直受到國內(nèi)外服裝科學(xué)界的高度重視和關(guān)注。服裝生理學(xué)指標(biāo)主要有：體核溫度（一般使用直腸溫度作為體核溫度）、平均皮膚溫度、平均體溫、代謝產(chǎn)熱量、熱平衡差、熱損失、出汗量、心率和血壓等。Umbach提出了皮膚模型、暖體假人、微氣候室穿著試驗、有限穿著試驗和市場試驗5個層次服裝生理評價系統(tǒng)[7]；中國航天醫(yī)學(xué)研究所提出了人體舒適狀態(tài)下有關(guān)生理指標(biāo)的大致范圍，其中代謝產(chǎn)熱量為81J～104J，不顯汗蒸發(fā)水分量45g/h～65g/h，直腸溫度37℃，平均皮膚溫度33℃。但部分學(xué)者認為生理學(xué)方法的可重復(fù)性差，不太適合服裝舒適性研究。

3.3 心理學(xué)評價法

心理學(xué)評價方法是一種主觀感覺評分法，它是對客觀評價方法的補充及檢驗，但舒適感覺指標(biāo)（如悶熱感、黏體感等）的確立和標(biāo)尺的劃分標(biāo)準(zhǔn)各異，標(biāo)尺有Houghon的三點標(biāo)尺、Goldmans的五點標(biāo)尺、Becfort的七點標(biāo)尺、Ashare的七點標(biāo)尺和Mcginnis的十三點標(biāo)尺.綜合受試者的評分結(jié)果后，可得到各種服裝舒適感覺指標(biāo)的主觀感覺評分值，然后再用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法進行處理，即可評出各種服裝綜合舒適感覺指標(biāo)的優(yōu)劣性[8]。Sweeny和Branson使用心理物理學(xué)方法研究服裝中濕感的評價。Y.Li等設(shè)計了一個多重態(tài)度標(biāo)尺和穿著試驗方案來研究人體對運動服的生理反應(yīng)、感官知覺和偏愛程度。在心理學(xué)評價模型方面，丹麥的Fanger采用PMV和PPD指標(biāo)建立了Fanger熱舒適方程并繪制了舒適圖[9]。PMV是指由于熱負荷引起熱應(yīng)力和環(huán)境濕度的變化以及服裝和水汽通透壓力的變化所引起的熱應(yīng)變，是由Gagge于1986年提出的。該方法的優(yōu)點是能通過主觀感受反映客觀的物理刺激強度，是主客觀相結(jié)合的一種方法，缺點是因人而異，并受人們經(jīng)驗的影響，不能進行定量分析，只能定性比較。

4 小結(jié)

綜上所述，服裝熱舒適性的評價方法分為主觀評價法和客觀評價法，客觀評價方法是利用各種指標(biāo)定量測試來反映這一概念，而舒適性是人體的主觀感覺，因此客觀數(shù)據(jù)必須與主觀評價法結(jié)合才可以準(zhǔn)確反映服裝的舒適性。

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（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院）