著裝人體局部熱舒適性研究與發(fā)展現(xiàn)狀

曲鑫璐　鄧輝　師云龍　錢(qián)曉明

摘要： 為進(jìn)一步豐富和發(fā)展著裝人體局部熱舒適性的研究方法及手段，文章通過(guò)回顧服裝熱舒適性研究的發(fā)展歷程，闡述了服裝局部熱傳遞的機(jī)理，從物理學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)角度出發(fā)，綜述了著裝人體局部熱舒適性常見(jiàn)的主、客觀評(píng)價(jià)方法，并詳細(xì)論述了人體、服裝、外界環(huán)境和衣下空氣層這四大因素對(duì)著裝人體局部熱舒適性的影響情況，最后提出了修正局部動(dòng)態(tài)熱阻公式將有利于完善著裝人體局部熱舒適性的評(píng)價(jià)，增加對(duì)衣下非均勻空氣層的研究對(duì)著裝人體局部熱舒適性具有重要意義，研制適用于局部熱舒適性測(cè)試的新型服裝微氣候儀將會(huì)具有良好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 人體局部熱舒適性;局部熱阻;暖體假人;衣下空氣層;服裝微氣候儀

中圖分類(lèi)號(hào)： TS941.15文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 10017003（2020）12005508

引用頁(yè)碼： 121109 DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.12.009（篇序）

Research and development of local thermal comfort of human body under clothing conditions

QU Xinlua， DENG Huia，b， SHI Yunlonga，b， QIAN Xiaominga，b

（a.School of Textile Science and Engineering; b.Key Laboratory of Advanced Textile Composites， Ministry of Education， Tiangong University， Tianjin 300387， China）

Abstract： In order to further enrich and develop the research methods and means of the local thermal comfort of human body wearing clothing， this paper reviews the development process of the research on thermal comfort of clothing， expounds the mechanism of local heat transfer of clothing， and summarizes the common subjective and objective evaluation methods of local thermal comfort of human body wearing clothing from the perspectives of physics， physiology and psychology. Besides， the influence of four factors（human body， clothing， external environment and air layer under clothing） on the local thermal comfort of human body waring clothing is discussed in detail. Finally， this paper proposes to modify the local dynamic thermal resistance formula so as to improve the evaluation of local thermal comfort. It is of great significance to increase the research on the non-uniform air layer under clothing for the local thermal comfort. It will have a good prospect to develop a new garment microclimate instrument suitable for local thermal comfort testing.

Key words： local thermal comfort of human body; local thermal resistance; thermal manikin; air layer under clothing; clothing microclimate instrument

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)于著裝要求也越來(lái)越高，在追求服裝時(shí)尚美觀和功能性的同時(shí)，也會(huì)更加注重服裝的舒適性，特別是穿著服裝的局部舒適性。著裝人體的局部熱舒適性是指在一定氣候條件和人體活動(dòng)水平下調(diào)節(jié)人體局部和外界環(huán)境之間的熱量交換，從而維持使人感覺(jué)舒適的局部衣內(nèi)微氣候的性能。由于人體不同部位有不同的結(jié)構(gòu)和熱物性參數(shù)，甚至生理調(diào)節(jié)程度上也會(huì)有所不同，導(dǎo)致各部位皮膚溫度有較大差異[1]，這為局部熱舒適性的研究提供了必要的生理前提。此外，人體所處環(huán)境的改變和不同服裝款式帶來(lái)了差異，都會(huì)導(dǎo)致著裝的局部舒適性有所不同。嚴(yán)重的著裝局部的不舒適性，甚至?xí)＜叭梭w生命安全。例如，消防員在高溫火場(chǎng)作業(yè)時(shí)，腋下、背部等部位會(huì)積攢大量熱量，若此時(shí)消防服不能及時(shí)疏散這些堆積的熱量，極易產(chǎn)生熱應(yīng)激，威脅消防員人身安全;并且近年來(lái)，服裝領(lǐng)域的發(fā)明專(zhuān)利也更多地關(guān)注于改善著裝的局部熱舒適性，如局部保暖內(nèi)衣、護(hù)膝和保暖褲等，從而滿(mǎn)足服裝對(duì)人體的特定部位的防護(hù)與保健。顯然，無(wú)論是對(duì)特種功能性服裝而言，還是日常穿著服飾來(lái)說(shuō)，改善人體著裝的局部熱舒適性需求已成為一種大眾趨勢(shì)，對(duì)于局部熱舒適性的研究也成為了一大熱點(diǎn)。

本文通過(guò)系統(tǒng)地介紹服裝局部熱傳遞機(jī)理，從主、客觀兩方面論述了著裝人體局部熱舒適性的測(cè)試手段和評(píng)價(jià)方法，詳細(xì)論述了服裝、人體、外界環(huán)境和衣下空氣層對(duì)著裝人體的局部熱舒適性的影響情況，力求全面展現(xiàn)局部熱舒適性的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，以期為著裝人體局部熱舒適性的創(chuàng)新發(fā)展提供理論依據(jù)，為改善局部舒適性注入新的活力，帶動(dòng)著裝人體局部舒適性的研究向更深層次發(fā)展。

1 服裝局部熱傳遞機(jī)理

由于服裝局部受人體部位差異、著裝造型等方面的影響，造成不同部位的傳熱過(guò)程中能量大小有差異，但各處傳熱機(jī)理都是一致的，即著裝的人體在一定氣候條件和活動(dòng)水平下，通過(guò)調(diào)節(jié)各局部的人體-服裝-外界環(huán)境系統(tǒng)中的熱量傳遞，保持人體各局部的熱平衡，從而維持人體局部乃至整體都感覺(jué)舒適的這一過(guò)程。

當(dāng)然，這一傳熱過(guò)程是十分復(fù)雜的，其中主要通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式進(jìn)行，當(dāng)人體出汗時(shí)還會(huì)存在蒸發(fā)散熱的影響。為方便研究，M S Santos等[2]將這一傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為一個(gè)以圓柱體為核心的系統(tǒng)模型，可用于模擬著裝人體手臂或大腿等局部的傳熱，如圖1所示。圖1中，A代表外界環(huán)境，B為所穿著織物，C為內(nèi)部衣下空氣層，人工模擬的外部氣流由①進(jìn)入，由②流出，③代表人體皮膚，④和⑤分別代表織物內(nèi)側(cè)和外側(cè)。

2 局部熱舒適性評(píng)價(jià)方法

2.1 客觀評(píng)價(jià)方法

2.1.1 物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法

物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法是指用表征服裝導(dǎo)熱或隔熱性的物理指標(biāo)來(lái)表示，常用的有絕熱率（保暖率）、導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻等。其中，熱阻是評(píng)估服裝熱性能的一個(gè)十分重要且常用的指標(biāo)。服裝熱阻作為測(cè)試服裝熱舒適性的重要物理參數(shù)，能夠反映服裝及其材料的隔熱保暖能力。

由于服裝熱阻值不同于織物的熱阻值，因此服裝熱阻的測(cè)試工具一般采用微氣候儀和暖體假人作為工具，但由于微氣候儀形狀單一限制且大部分的研究基于一維傳熱模型，與人體局部形態(tài)結(jié)構(gòu)有出處，大多無(wú)法用來(lái)測(cè)量服裝局部熱阻。因此，一般采用暖體假人穿著測(cè)試，來(lái)計(jì)算服裝局部熱阻值。

目前，以暖體假人為測(cè)試工具來(lái)計(jì)算的服裝熱阻有三種模型：并行模型、串行模型和全局模型。這三類(lèi)計(jì)算方式由于適用模式不同而采用了不同的計(jì)算方式[3]，其中并行模型和串行模型都與服裝的局部熱阻有關(guān)。服裝的總熱阻是各個(gè)區(qū)域的局部熱阻的加權(quán)平均值：并行模型是為各區(qū)段熱阻倒數(shù)加權(quán)之和的倒數(shù);串行模型則是先分別求出假人各段局部的熱阻，再加權(quán)得到服裝的熱阻值。

本文又從各類(lèi)暖體假人的發(fā)展過(guò)程中，挑選了幾個(gè)比較典型的假人進(jìn)行分析，并對(duì)其是否可以測(cè)試服裝局部熱阻進(jìn)行總結(jié)，如表1所示。

物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法能較為客觀、準(zhǔn)確地利用數(shù)值來(lái)表現(xiàn)服裝的熱舒適性，具有直觀性的優(yōu)勢(shì)，但目前對(duì)于測(cè)試局部熱阻的公式大多基于靜態(tài)條件下，對(duì)于人體動(dòng)態(tài)的局部熱阻預(yù)測(cè)研究較少。并且純物理指標(biāo)測(cè)試忽視了人體本身的生理和心理調(diào)節(jié)能力，使其測(cè)試數(shù)值與實(shí)際情況有差異，尤其對(duì)于人體局部熱舒適性而言，人體因不同部位的生理調(diào)節(jié)能力、肌肉結(jié)構(gòu)和服裝造型等方面的差異，使其局部熱舒適性具有很大差異，不能單純依靠物理指標(biāo)來(lái)簡(jiǎn)單定義，應(yīng)與人體實(shí)際情況相結(jié)合。

2.1.2 生理學(xué)評(píng)價(jià)法

服裝生理學(xué)評(píng)價(jià)法是指人體穿著實(shí)驗(yàn)服裝在指定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和人體活動(dòng)下，通過(guò)記錄人體各生理參數(shù)的變化來(lái)評(píng)價(jià)服裝的舒適性的一種方法。服裝生理學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有：人體的體核溫度、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[13]。

目前大部分的人體熱生理學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度的測(cè)試都集中于分析直腸溫度及平均皮膚溫度，很少關(guān)注人體各部位的局部皮膚溫度。對(duì)于研究著裝人體的局部舒適性時(shí)，對(duì)生理學(xué)測(cè)試和評(píng)價(jià)內(nèi)容加以選擇和處理同樣重要，如Rintamaki[14-15]研究了冷環(huán)境下的熱壓情況，結(jié)果表明：所有熱壓現(xiàn)象（如熱感覺(jué)、不舒適、核心溫度高、皮膚溫度高等）并不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，并且當(dāng)在人體軀干部位經(jīng)受熱壓時(shí)，四肢部位或皮膚表層會(huì)出現(xiàn)經(jīng)受冷壓的現(xiàn)象，因此在冷環(huán)境下既要維持全身的熱平衡，又要注意局部防寒保護(hù)。

生理學(xué)評(píng)價(jià)法彌補(bǔ)了單純物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法中忽視的人體因素，能真實(shí)及時(shí)地反映人體著裝條件下的局部熱舒適性感受，但是實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性是基于大量的樣本采集和重復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，生理學(xué)評(píng)價(jià)法造成了實(shí)驗(yàn)成本過(guò)高和耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，不利于提高效率。

2.1.3 數(shù)值模擬評(píng)價(jià)法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)值模擬評(píng)價(jià)法越來(lái)越得到青睞。它是指在理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法，在計(jì)算機(jī)上模擬出真實(shí)的系統(tǒng)或過(guò)程，從而得出模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，成為繼理論分析、實(shí)驗(yàn)研究之后的第三種研究方法。數(shù)值模擬可以跳過(guò)一些復(fù)雜的理論分析，直接進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)求解，而且比物理實(shí)驗(yàn)的條件更加自由和靈活，在一定程度上可替代物理實(shí)驗(yàn)，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，從而提高研究效率，加快研究進(jìn)度，擴(kuò)大研究范圍[16]。數(shù)值模擬方法需結(jié)合人體熱調(diào)節(jié)模型、服裝模型和熱相互作用模型，不僅可以關(guān)注人整體的熱反應(yīng)，也可對(duì)人體局部熱反應(yīng)進(jìn)行測(cè)評(píng)。Pichurov等[17]利用Fiala模型與THESEUS軟件實(shí)現(xiàn)CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析）仿真模擬，由等效溫度表征并計(jì)算人體局部和整體舒適性。此外，將人體熱反應(yīng)模型與伯克利熱舒適度模型或ISO 14505-3：2006標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來(lái)，也可較好預(yù)測(cè)整體及局部人體熱舒適度[18]。Nillson[19]將建立的數(shù)值假人用于計(jì)算局部舒適性，結(jié)果表明局部舒適性對(duì)整體舒適性有很大影響。但Milos Fojtlin等[20]利用著裝暖體假人，分別在站姿和坐姿條件下研究了8種服裝熱生理特性和熱感覺(jué)預(yù)測(cè)模型的典型方法，研究發(fā)現(xiàn)，不僅在站姿和坐姿條件下對(duì)服裝進(jìn)行區(qū)域劃分的重要性，而且運(yùn)用這8類(lèi)預(yù)測(cè)方法在服裝熱阻測(cè)試結(jié)果上存在很大差異。數(shù)值模擬評(píng)價(jià)法主要依靠各類(lèi)理論模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性仍需通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)法或人體著裝實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，并且由于各類(lèi)數(shù)值模擬評(píng)價(jià)法利用了不同理論模型和邊界條件，造成各實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果之間的可比性和適用性有待考證。

2.2 主觀評(píng)價(jià)法

人體著裝的局部舒適性與否歸根結(jié)底是指人體穿著服裝在特定環(huán)境下的心理感受。雖然通過(guò)客觀測(cè)試可以預(yù)測(cè)服裝的局部舒適感，但真實(shí)人體著裝感受是不可忽視的，對(duì)服裝進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)是獲得人體舒適滿(mǎn)意度的最直觀、最有效方法。

主觀評(píng)價(jià)法又稱(chēng)作心理學(xué)評(píng)價(jià)法，實(shí)驗(yàn)員首先要設(shè)計(jì)好調(diào)查問(wèn)卷，讓受試者在特定環(huán)境和活動(dòng)水平下，通過(guò)穿著實(shí)驗(yàn)，依據(jù)心理感受填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)測(cè)試服裝的舒適指標(biāo)（如悶熱感、黏體感、冷感等）進(jìn)行評(píng)分。設(shè)計(jì)主觀評(píng)價(jià)應(yīng)注意兩大問(wèn)題：一是能夠運(yùn)用正確表達(dá)舒適感受的術(shù)語(yǔ)，建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo);二是設(shè)計(jì)科學(xué)準(zhǔn)確的主觀評(píng)價(jià)標(biāo)尺[21]。

評(píng)價(jià)指標(biāo)通常是用一組形容詞來(lái)表示。目前已有的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括熱濕感和適穿感兩大類(lèi)，以及PMV（預(yù)測(cè)平均投票數(shù)）和PDD值（不滿(mǎn)意百分?jǐn)?shù)）等[22]。其中，PMV指標(biāo)綜合考慮了六大影響因素，是涉及熱舒適感諸多因素較全面的指標(biāo)，也是較權(quán)威的、具有代表性的熱舒適評(píng)價(jià)指標(biāo)，它采用七級(jí)分度，將人體的熱感覺(jué)分為從-3～+3七個(gè)等級(jí)，分別代表冷、涼、微涼、適中、微暖、暖、熱這七種感覺(jué)[23]。

主觀評(píng)價(jià)標(biāo)尺是用來(lái)對(duì)感覺(jué)進(jìn)行等級(jí)劃分，一般分為三點(diǎn)標(biāo)尺、五點(diǎn)標(biāo)尺和七點(diǎn)標(biāo)尺。在服裝舒適性的主觀評(píng)價(jià)中，常用的標(biāo)尺有Hollies的五級(jí)標(biāo)尺和語(yǔ)意差異標(biāo)尺。近年來(lái)，對(duì)服裝局部熱舒適性主觀評(píng)價(jià)測(cè)試的必要性越來(lái)越重視，如對(duì)某些特種功能性服裝的研制和測(cè)試中，包含了利用真人測(cè)試的主觀評(píng)價(jià)法來(lái)測(cè)試功能服裝的局部熱舒適性[24-26]。

主觀評(píng)價(jià)法能夠更加直接全面地反映人體著裝的真實(shí)感受，但要求實(shí)驗(yàn)員具有豐富的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，且實(shí)驗(yàn)大多需采集大量的樣本，并對(duì)受試者進(jìn)行前期的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，減少實(shí)驗(yàn)中不穩(wěn)定因素的影響。而客觀評(píng)價(jià)法則避免受試者個(gè)體差異等不穩(wěn)定因素的影響，能夠較為客觀準(zhǔn)確地給出人體著裝條件下的局部熱舒適數(shù)值，但同樣，它缺少人體所特有的主觀上的感受。因此，單一的主觀評(píng)價(jià)法或客觀評(píng)價(jià)法都無(wú)法完全精準(zhǔn)地測(cè)試出人體著裝的舒適感，二者應(yīng)相結(jié)合，即采用綜合評(píng)價(jià)法，以客觀評(píng)價(jià)法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，再輔以主觀評(píng)價(jià)法作為對(duì)客觀評(píng)價(jià)法的補(bǔ)充與檢測(cè)。

3 服裝局部熱舒適性影響因素

由于服裝熱舒適性是在“人體—服裝—環(huán)境”這一系統(tǒng)中達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，并且衣下空氣層對(duì)人體舒適性有著重要的影響。因此，對(duì)于服裝局部熱舒適性的影響，也應(yīng)從這四方面入手。

3.1 人 體

生理上，人體通過(guò)新陳代謝產(chǎn)生了熱量，為確保機(jī)體能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，人體要與穿著的服裝和外界環(huán)境要進(jìn)行熱量交換，其產(chǎn)熱和散熱需維持動(dòng)態(tài)平衡[27-29]。在這一過(guò)程中，由于人體不同部位的皮膚溫度、出汗量等有較大的差別[30]，導(dǎo)致人體不同部位的熱舒適性有差異。并且由于人體生理調(diào)節(jié)作用的存在，使得人體不同部位的熱舒適性相互有關(guān)聯(lián)。這也是對(duì)測(cè)試局部熱舒適性有必要進(jìn)行生理評(píng)價(jià)的原因之一。例如林雪等[31]在研究藏袍的非對(duì)稱(chēng)式隔熱對(duì)人體熱舒適性的影響中發(fā)現(xiàn)：在利用暖體假人進(jìn)行著裝實(shí)驗(yàn)時(shí)，暖體假人未著裝部位的體表溫度立即呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但著裝部位無(wú)明顯變化;而當(dāng)進(jìn)行真人著裝實(shí)驗(yàn)，伴隨著人體生理調(diào)節(jié)作用時(shí)，在非對(duì)稱(chēng)著裝狀態(tài)下，著裝的身體部位的體表溫度也呈下降趨勢(shì)。

此外，人體不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也會(huì)影服裝局部熱舒適性。人體運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)服裝熱舒適的影響類(lèi)似于風(fēng)的影響，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的空氣對(duì)流使服裝的熱環(huán)境受到了改變。該方面的研究也有許多：Luo等[32]研究了人體運(yùn)動(dòng)速度對(duì)著裝的身體不同部位的對(duì)流換熱系數(shù)的影響，保證人體運(yùn)動(dòng)前的空氣流速均小于0.1 m/s，即排除風(fēng)速影響的條件下，設(shè)置了五種運(yùn)動(dòng)速度。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)流換熱系數(shù)隨人體運(yùn)動(dòng)速度的增加呈冪指數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)，手、腳和四肢的系數(shù)高于軀干部分。在四肢中，前臂和小腿的系數(shù)略高于上臂和大腿的系數(shù)。LU等[33]也做過(guò)類(lèi)似實(shí)驗(yàn)，利用暖體假人，在保證環(huán)境風(fēng)速維持在0.15 m/s的情況下，研究假人在步行速度分別為0、0.75 m/s和1.17 m/s的條件下，服裝各部位局部熱阻的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著步行速度的增加，服裝各局部熱阻都有所下降，且下降速率并不一致。肖平等[34]著眼于人體手臂活動(dòng)角度對(duì)服裝局部熱阻的影響，通過(guò)設(shè)置出汗暖體假人6種手臂姿勢(shì)，測(cè)試各姿態(tài)下服裝局部熱阻，研究發(fā)現(xiàn)各體段局部有效熱阻呈現(xiàn)非均勻分布狀態(tài)。目前這類(lèi)實(shí)驗(yàn)多以暖體假人模擬運(yùn)動(dòng)為主，缺點(diǎn)是無(wú)生理調(diào)節(jié)功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，與真實(shí)人體運(yùn)動(dòng)還有一定差距，仍需進(jìn)一步探究。

3.2 外界環(huán)境

外界環(huán)境條件也是影響服裝局部熱舒適的關(guān)鍵一環(huán)，包括外界的溫度、濕度、太陽(yáng)輻射和風(fēng)等。Richard J.de Dear等[35]，利用關(guān)節(jié)式熱人體模型，將人體分為16個(gè)體節(jié)，研究了在不同風(fēng)速、風(fēng)向條件下，對(duì)保持站姿或坐姿的人體模型的對(duì)流和輻射傳熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。研究發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)迫對(duì)流條件下，手、腳和四肢的傳熱系數(shù)要高于軀干中部，風(fēng)向?qū)δＰ透鞴?jié)段的對(duì)流換熱影響大不。類(lèi)似地，Oguro等[36]和Ying等[37]都研究過(guò)氣體流速對(duì)服裝局部熱阻的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出相似結(jié)論：當(dāng)風(fēng)速增加，服裝熱阻降低，干熱傳遞系數(shù)增大。隨后，Angelova等[38]研究了在寒冷環(huán)境下，不同的服裝對(duì)人體保暖性影響，提出并討論了人體各部位（胸部、背部、上臂、面部和中指）的平均溫度與在寒冷中暴露時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果表明，尤其在寒冷環(huán)境中，服裝熱阻的差異對(duì)人體保暖和服裝保溫影響很大。圖2為實(shí)驗(yàn)人員在溫度為-11 ℃、相對(duì)濕度61.32%條件下，人體胸部和背部的紅外熱掃描圖。

3.3 服 裝

服裝對(duì)局部熱舒適性的影響可以從服裝材料和服裝款式結(jié)構(gòu)方面考慮。無(wú)論小到構(gòu)成服裝材料的纖維、紗線(xiàn)和織物，還是到服裝的開(kāi)口、服裝質(zhì)量、覆蓋人體的面積、服裝組合搭配和多層重疊著裝等[39-40]，都影響著服裝的熱舒適性。而服裝對(duì)局部熱舒適性的影響也有著大量研究：Wang等[41]利用暖體假人對(duì)基于出汗率分布設(shè)計(jì)的圖譜式運(yùn)動(dòng)服進(jìn)行測(cè)評(píng)，實(shí)驗(yàn)用的運(yùn)動(dòng)服見(jiàn)圖3。分別在恒溫和體溫調(diào)節(jié)模式下，測(cè)定了暖體假人的上臂、胸部、肩部、腹部和背部的局部熱損失、微氣候和全身體熱感及局部熱感等指標(biāo)數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)人體圖譜式運(yùn)動(dòng)服可以改善局部熱感和調(diào)整服裝局部舒適性。隨后，史雯等[42]選取了20套中國(guó)少數(shù)民族服裝，研究發(fā)現(xiàn)服裝局部結(jié)構(gòu)、穿著方式和服裝總質(zhì)量對(duì)服裝局部熱阻均有影響，并且各部位的熱阻存在差異：軀干后部位>前部，腹部>胸部，下背>上背，盆骨處為峰值。R Varadaraju等[43]在2019年研發(fā)出了人體貼圖服裝，即改變T恤不同部位的編織方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該類(lèi)服裝能改善人體運(yùn)動(dòng)后散熱和服裝微氣候，并且對(duì)于人體的主觀感受也有所改善。

3.4 衣下空氣層

衣下空氣層指人體皮膚表面到服裝內(nèi)表面之間的微小空氣層，若人體穿著多層服裝時(shí)，衣下空氣層還應(yīng)包括服裝層與層之間的空氣層[44-45]。作為人體與外界環(huán)境之間熱量和水氣交換的橋梁，空氣層的大小、厚度和空氣層內(nèi)的微氣候都影響著人體穿著服裝的局部熱舒適性。谷美霞等[46]在研究衣下微氣候中發(fā)現(xiàn)，要想達(dá)到人體著裝的舒適狀態(tài)，不同部位的衣內(nèi)微氣候區(qū)所要達(dá)到的溫度是不同的，一般左腋的溫度最高，接著依次是左胸、左腹、左腰和左肩。A Virgilio M[47]研究了在不同步行速度下，服裝空氣層的絕熱性能及空氣層對(duì)機(jī)體和各部位的傳熱系數(shù)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，空氣層的絕熱性能隨著溫度的升高而增加，隨著機(jī)體的運(yùn)動(dòng)而減少。隨著實(shí)驗(yàn)深入，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)，衣下非均勻空氣層對(duì)于著裝的舒適性也存在重要的影響[48-50]。Mert等[51-52]研究了人體站姿和坐姿條件下，不同部位的衣下空氣層厚度存在差異，并且這種差異直接影響服裝局部熱阻。程夢(mèng)琪[53]研究了不同軟殼沖鋒衣的衣下空氣層對(duì)局部溫度的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軟殼沖鋒衣的下擺過(guò)大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其局部的溫度數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度也很大;前后下擺在局部溫度均值的變化幅度一致，且兩處的空間大小與溫度均值成反比關(guān)系，而側(cè)面下擺的空間大小與溫度均值不成反比。圖4為人體靜止站立時(shí)穿著兩款不同軟殼沖鋒衣前身的衣下空氣層的分布。

人體、服裝、環(huán)境和衣下空氣層對(duì)于著裝局部熱舒適性的影響情況雖各有不同，但在日常生活中，通常人體的舒適性是在多種因素共同作用下形成的，各類(lèi)因素的共同作用最終影響著局部舒適性。因此，在評(píng)價(jià)人體著裝的局部熱舒適感時(shí)，應(yīng)將各類(lèi)因素相結(jié)合進(jìn)行全面分析研究，使評(píng)價(jià)結(jié)果還原實(shí)際情況，更加客觀準(zhǔn)確。

4 發(fā)展趨勢(shì)

4.1 局部動(dòng)態(tài)熱阻公式的修正

當(dāng)人們著裝從事活動(dòng)作業(yè)時(shí)，大多會(huì)受到風(fēng)和人體運(yùn)動(dòng)等影響，這些條件會(huì)促進(jìn)人體和環(huán)境間的熱對(duì)流，進(jìn)而影響服裝的動(dòng)態(tài)熱阻值[47，54-55]。這為服裝局部動(dòng)態(tài)熱阻的發(fā)展提供了靈感。目前，Body Mapping類(lèi)運(yùn)動(dòng)服的研發(fā)和性能評(píng)價(jià)[41，56]，以及瞬態(tài)局部熱感覺(jué)和熱舒適性模型的研究[57-58]，都對(duì)局部動(dòng)態(tài)熱阻的研究提出了要求。局部動(dòng)態(tài)熱阻的研究在理論上，完善了局部舒適性的評(píng)價(jià)內(nèi)容;在實(shí)際中，將有利于指導(dǎo)對(duì)工人作業(yè)服及運(yùn)動(dòng)登山服等服裝的開(kāi)發(fā)。未來(lái)，局部動(dòng)態(tài)熱阻的研究還可以與不同類(lèi)型的服裝相結(jié)合，從某一身體局部與環(huán)境因素的關(guān)系出發(fā)，展開(kāi)有針對(duì)性的研究，修正局部動(dòng)態(tài)熱阻公式，進(jìn)而將研究成果與局部熱感覺(jué)理論模型相結(jié)合，建立預(yù)測(cè)模型，為研發(fā)特種功能性服裝提供理論支撐。

4.2 非均勻空氣層對(duì)局部熱舒適的影響

人體各部位在內(nèi)部生理構(gòu)成和肌肉走向再到外部穿著服裝的結(jié)構(gòu)等方面均有差異，造成人體皮膚與服裝之間的衣下空氣層是非均勻形態(tài)分布的。但現(xiàn)階段，對(duì)于服裝衣下空氣層的研究，大多仍設(shè)定為均勻形態(tài)，與人體著裝實(shí)際的非均勻狀態(tài)不符[59]。因此，今后可對(duì)于人體著裝局部的非均勻空氣層展開(kāi)深入研究，在限定空氣層厚度與層數(shù)的前提下，研究不同局部服裝褶皺曲率、與人體接觸面積比率等對(duì)局部熱舒適性的影響情況，從而更加客觀準(zhǔn)確地解釋非均勻空氣層對(duì)于局部熱舒適性的影響情況，完善局部熱舒適性影響因素的研究。

4.3 測(cè)試局部熱舒適性微氣候儀的研制

衣內(nèi)微氣候指標(biāo)是指對(duì)整個(gè)人體而言大致舒適的一個(gè)概念，人體各處的傳熱不同，所要求的衣內(nèi)微氣候指標(biāo)必然會(huì)有所差異。織物微氣候儀是較為簡(jiǎn)便的可綜合研究服裝材料瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)熱濕傳遞性能的裝置，與服裝實(shí)際穿著情況較為吻合。然而，由于微氣候儀形狀較為固定、單一這個(gè)因素的限制，它不能反映出由于人體各局部肢體的差別對(duì)局部熱傳遞的影響，即無(wú)法完全還原人體穿著服裝的局部熱舒適性狀況。因此，利用這一特點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)微氣候儀進(jìn)行“專(zhuān)一化”的改進(jìn)，建立專(zhuān)門(mén)測(cè)試各身體局部舒適性的微氣候儀測(cè)試平臺(tái)，如頭部、軀干和腳部等，有利于從局部細(xì)節(jié)出發(fā)，改進(jìn)服裝面料或調(diào)整局部的服裝結(jié)構(gòu)，使服裝更加細(xì)化地滿(mǎn)足人體與環(huán)境傳濕換熱的要求，改善人體著裝的局部熱舒適性。

5 結(jié) 語(yǔ)

人體著裝的舒適性始終伴隨著服裝的發(fā)展，是服裝行業(yè)研究的一大熱點(diǎn)和重點(diǎn)，局部熱舒適性作為整體舒適性的重要組成部分，對(duì)人體健康和舒適感極為重要。本文闡述了服裝局部熱傳遞的機(jī)理，總結(jié)了著裝局部熱舒適性的主、客觀評(píng)價(jià)方法，分析了服裝局部熱舒適性的影響因素。但局部動(dòng)態(tài)熱阻公式仍有待于修正，非均勻空氣層對(duì)于著裝局部熱舒適性的影響還需進(jìn)一步研究，微氣候儀的專(zhuān)門(mén)化設(shè)計(jì)將有利于細(xì)化局部舒適性的評(píng)價(jià)，使服裝各局部更加符合人體穿著需求，改善人體著裝的局部熱舒適性，從而為服裝舒適性研究拓展發(fā)展空間，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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收稿日期： 20200522; 修回日期： 20201106

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U1607117）;天津市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（16JCZDJC36400）;天津市先進(jìn)紡織及檢測(cè)技術(shù)校企協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目（17PTSYJC00150）;中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（J201805）

作者簡(jiǎn)介： 曲鑫璐（1995），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榉b熱濕舒適性。通信作者：鄧輝，副教授，denghui@tjpu.edu.cn。