管道式通風(fēng)服頭部與軀干部位的熱濕舒適性評(píng)價(jià)

張昭華， 李璐瑤， 安瑞平(. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 上海 20005； 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200051； 3. 同濟(jì)大學(xué) 上海國(guó)際設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究院， 上海 200092)

當(dāng)處于熱環(huán)境中時(shí)，人體與外界的熱交換受到限制，導(dǎo)致體內(nèi)熱量無(wú)法有效排出，從而產(chǎn)生熱蓄積，易引發(fā)機(jī)體病變甚至危及生命[1-2]。汗液蒸發(fā)散熱是人體在熱環(huán)境中的主要散熱途徑，如果沒(méi)有外部設(shè)備的幫助，人體產(chǎn)生的汗液大部分會(huì)從身體滑落，只有少量能夠提供有效的蒸發(fā)散熱[3-4]。使用可穿戴式降溫服裝能夠有效彌補(bǔ)生理調(diào)節(jié)的不足，幫助人體維持熱平衡狀態(tài)。

常見(jiàn)的降溫服裝大都是作用于軀干，借助的手段主要有液冷、風(fēng)冷、相變材料制冷等[5-6]。但頭部也是人體的高產(chǎn)熱部位，頭部的熱感變化對(duì)整體熱感有較大的影響[7-8]。丁千茹[9]研究了非均勻環(huán)境下身體各局部熱感對(duì)整體熱感的影響權(quán)重發(fā)現(xiàn)，頭部的權(quán)重值為0.16，僅次于前胸(0.18)和后背(0.18) 部位，因此，在個(gè)體降溫裝備的設(shè)計(jì)中對(duì)頭部進(jìn)行降溫是非常有必要的。文獻(xiàn)[10-11]對(duì)自行車運(yùn)動(dòng)員的騎行頭盔進(jìn)行了研究，通過(guò)設(shè)置特殊的開孔或內(nèi)置降溫物，能夠促進(jìn)賽車手在騎行過(guò)程中頭部的汗液蒸發(fā)，降低頭部熱感和不舒適感。梁國(guó)治等[12]利用相變材料研制了一款礦用降溫安全帽，通過(guò)仿真試驗(yàn)證實(shí)了該降溫帽可在高溫高濕工作環(huán)境下實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員的防暑降溫，有效緩解穿著者的胸悶、頭暈、乏力等癥狀。Wickwire等[13]研究了一款可放置于防彈頭盔中的冷卻墊發(fā)現(xiàn)，冷卻墊的使用使受試者感覺(jué)更加涼爽，有效緩解了受試者整體熱應(yīng)激，提高了頭部的熱舒適感，但其有效時(shí)間較短。液冷、相變材料制冷等方式因設(shè)備自身的質(zhì)量較大，會(huì)增加頭部負(fù)擔(dān)，易引起使用過(guò)程中的不適感，相比之下風(fēng)冷在具有較好降溫效果的同時(shí)可避免這些問(wèn)題。

在降溫設(shè)備的實(shí)際使用中，提升降溫介質(zhì)的利用效率是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的必然要求；優(yōu)化降溫方式可實(shí)現(xiàn)在有限的降溫介質(zhì)下創(chuàng)造更好的降溫效果。為此，本文試驗(yàn)制作了一款能夠同時(shí)對(duì)軀干與頭部供風(fēng)的管道通風(fēng)服，對(duì)比供風(fēng)量相同的情況下，僅軀干降溫和軀干聯(lián)合頭部降溫的效果差異。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文試驗(yàn)設(shè)計(jì)僅軀干降溫(V)和軀干聯(lián)合頭部降溫(VH)效果的對(duì)照試驗(yàn)。每位受試者均需完成上述2種試驗(yàn)，試驗(yàn)的先后順序遵循隨機(jī)原則，2種試驗(yàn)之間需間隔至少48 h，且在自然日的同一時(shí)間段進(jìn)行，避免人體生理節(jié)律對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響[14]。試驗(yàn)開始前，預(yù)先向受試者簡(jiǎn)單介紹試驗(yàn)流程，使受試者按照要求穿戴試驗(yàn)服裝并佩戴測(cè)量設(shè)備。

試驗(yàn)在氣候艙內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置溫度為30 ℃、相對(duì)濕度為40%、風(fēng)速為0.4 m/s，以模擬熱環(huán)境。每次試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)1 h，分為3個(gè)階段：階段R，時(shí)長(zhǎng)20 min，受試者靜坐適應(yīng)氣候艙環(huán)境；階段E1，時(shí)長(zhǎng)10 min，受試者在跑步機(jī)上以8 km/h恒定速度跑步熱身；階段E2，時(shí)長(zhǎng)30 min，受試者穿戴上通風(fēng)服裝，繼續(xù)進(jìn)行速度為8 km/h的跑步運(yùn)動(dòng)。每次試驗(yàn)結(jié)束后，受試者需在氣候艙內(nèi)停留至少20 min以恢復(fù)體力。

試驗(yàn)中使用紐扣溫度傳感器記錄受試者的皮膚溫度，采樣頻率為1次/min。使用耳溫槍測(cè)量受試者的耳道溫度，使用心率帶測(cè)量受試者心率，耳溫與心率的測(cè)量頻率均為1次/(5 min)。試驗(yàn)中每隔5 min 讓受試者填寫主觀熱、濕、舒適感覺(jué)評(píng)價(jià)量表。

1.2 受試者選擇

挑選8名男性大學(xué)生參與試驗(yàn)。受試者身體健康，年齡為(23±1)歲，身高為(176±2) cm，體重為(64±6) kg， 身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)為(20.7±1.7) kg/m2。 根據(jù)DuBois計(jì)算公式[15]得到受試者體表面積為(1.78 ± 0.07) m2。

受試者需在試驗(yàn)前24 h內(nèi)保證正常合理飲食和充足的睡眠，不能攝入咖啡、酒精或者服用藥物，保持情緒穩(wěn)定，不可進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，以確保試驗(yàn)當(dāng)天有良好的身體狀況。試驗(yàn)前0.5 h內(nèi)不得進(jìn)食。

1.3 通風(fēng)服與工作服設(shè)計(jì)

針對(duì)電焊工人等工作場(chǎng)景，由于工位固定，移動(dòng)范圍較小，使用管道式通風(fēng)背心可滿足需求。按照175/92A號(hào)型，胸腰圍108 cm、衣長(zhǎng)50 cm制作通風(fēng)背心。背心為雙層結(jié)構(gòu)，外層采用不透氣的100%棉加聚氨酯(PU)仿皮涂層，內(nèi)層為透濕透氣性良好的100%滌綸網(wǎng)眼面料。通風(fēng)管道選取柔韌性好、質(zhì)輕的透明硅膠軟管，在管道靠近身體一側(cè)打孔，使風(fēng)能垂直吹向皮膚。

由于人體后背靠近脊椎部位出汗量最多，將通風(fēng)管道主要排列在此區(qū)域(P2～P5)，另設(shè)2支管道(P1， P6)從肩部經(jīng)過(guò)，彎折至前胸。對(duì)于腹部這一敏感易受涼區(qū)域不放置通風(fēng)管道。試驗(yàn)選取內(nèi)徑為12 mm的管道，按孔間距為10 mm、孔徑為3 mm均勻打孔，其中P2～P5整段打孔，P1、P6僅在前胸部區(qū)段打孔，如圖1(a)所示。

圖1 通風(fēng)服管道連接方式Fig.1 Pipe connection method of ventilation garment. (a) Vest; (b) Hat

通風(fēng)帽選用普通棒球帽制作，如圖1(b)所示。棒球帽體前1/3與帽檐部分為純棉材質(zhì)，帽體后2/3 為透氣網(wǎng)眼材料。將通風(fēng)背心的管道P4替換為P4′， 裝在帽體內(nèi)為頭部供風(fēng)。P4′主干道沒(méi)有通風(fēng)孔，僅末端環(huán)形管道有通風(fēng)孔。

2種試驗(yàn)條件下，受試者內(nèi)穿全棉T恤，外穿材質(zhì)為滌綸/棉(65/35)的普通勞防工裝。在運(yùn)動(dòng)階段E1與E2內(nèi)，V條件下受試者需在T恤外另穿通風(fēng)背心，VH條件下需穿戴通風(fēng)背心和棒球帽。2種試驗(yàn)條件的總通風(fēng)量(9 L/s)一致，通風(fēng)帽內(nèi)有效風(fēng)量為1.5 L/s。

1.4 供風(fēng)裝置設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用供風(fēng)裝置如圖2所示。選取氣流量穩(wěn)定的單相可調(diào)速STPT600型鼓風(fēng)機(jī)(史丹利五金工具有限公司)，依靠ZADY6000X型調(diào)速器(蘇州正控自動(dòng)化科技有限公司)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的精準(zhǔn)控制。使用高精度渦街流量計(jì)(上海馳控自動(dòng)化儀表有限公司)連接鼓風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)量大小，通過(guò)管道將風(fēng)輸送至通風(fēng)背心及帽內(nèi)實(shí)現(xiàn)衣下通風(fēng)。

圖2 通風(fēng)服的供風(fēng)裝置Fig.2 Air supply equipment of ventilation garment

1.5 測(cè)試指標(biāo)

1.5.1 客觀生理指標(biāo)

1)皮膚溫度。皮膚溫度的測(cè)試部位包括額頭(A)、 胸(B)、背(C)、上臂(D)、小臂(E)、手(F)、 大腿(G)、小腿(H)、腹部(I)以及后腰(J)。測(cè)試點(diǎn)位置如圖3所示，全部位于人體右側(cè)。

圖3 溫度傳感器粘貼點(diǎn)Fig.3 Location of temperature recorder on skin.(a) Front; (b) Back

人體全身的平均皮膚溫度采用下式[16]計(jì)算：

TSK=0.07(T額頭+T上臂+T小臂)+0.175(T胸+

T背)+0.05T手+0.19T大腿+0.2T小腿

人體軀干平均皮膚溫度采用胸部、背部、腹部和后腰的平均值。

2)汗液蒸發(fā)量和汗液蒸發(fā)率。分別按照下式計(jì)算汗液蒸發(fā)量和汗液蒸發(fā)率：

G1=G-G2-Δmres

式中：G1為汗液蒸發(fā)量，g；G為出汗量，即試驗(yàn)前后裸體體重變化量，g；G2為試驗(yàn)前后服裝與毛巾總質(zhì)量的變化量，g；Δmres為呼吸失水量，g；η為汗液蒸發(fā)率，%。

根據(jù)ISO 9886—2004《人類工效學(xué) 熱應(yīng)變的生理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)》，使用下式計(jì)算呼吸失水量：

mres=0.000 75ADuM(5.624-Pa)Δt

式中：Δt為時(shí)間間隔，min；ADu為人體體表面積，m2；M為代謝率，W/m2；Pa為空氣中的水蒸氣壓，kPa。

受試者的代謝率M根據(jù)ISO 8996—2004《熱環(huán)境的人類工效學(xué) 代謝率的測(cè)定》計(jì)算：

M=aHR-b

式中：HR為心率，次/min；a、b為常數(shù)，根據(jù)不同的年齡和體重，常數(shù)a、b有不同的取值。

1.5.2 主觀感覺(jué)評(píng)價(jià)

使用圖4所示的主觀評(píng)價(jià)量表進(jìn)行熱感、濕感以及舒適感的評(píng)價(jià)[17-18]。熱濕感均采用正負(fù)7點(diǎn)標(biāo)尺(熱感：-3代表“非常冷”，3代表“非常熱”；濕感：-3代表“非常干”，3代表“非常濕”)；舒適感采用單向5點(diǎn)標(biāo)尺(0代表“舒適”，4代表“極度不舒適”)。

圖4 主觀評(píng)價(jià)量表Fig.4 Subjective rating scales. (a) Thermal rating scale; (b) Wetness rating scale; (c) Comfort rating scale

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 22.0數(shù)據(jù)分析與處理軟件，顯著性水平設(shè)定為P<0.05。所有數(shù)據(jù)首先測(cè)試正態(tài)分布(shapiro-wilk test)與方差齊性(levene′s test)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)取每5 min的平均值進(jìn)行分析，并將休息階段15～20 min的平均值作為運(yùn)動(dòng)前初始值。研究中的自變量為試驗(yàn)條件(V、VH)和運(yùn)動(dòng)時(shí)間(7水平)。因變量包括生理參數(shù)(心率、平均皮膚溫度、出汗量、汗液蒸發(fā)率、耳道溫度)和主觀感覺(jué)參數(shù)(濕感、熱感、舒適感)。

應(yīng)用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件及運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)客觀生理參數(shù)的影響，若發(fā)現(xiàn)顯著性差異，應(yīng)用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)一步比較各時(shí)間點(diǎn)上不同試驗(yàn)條件之間的差異。同時(shí)，計(jì)算各主觀感覺(jué)評(píng)分在運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)前的變化量，應(yīng)用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)分析各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，試驗(yàn)條件對(duì)主觀感覺(jué)參數(shù)變化量的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 生理指標(biāo)

2.1.1 平均皮膚溫度

受試者在V和VH試驗(yàn)條件下的平均皮膚溫度隨時(shí)間的變化如圖5所示。

注：*表示試驗(yàn)在P<0.05水平下有顯著差異。圖5 平均皮膚溫度對(duì)比圖Fig.5 Comparison of average skin temperature

由圖5可知，平均皮膚溫度隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間增加逐漸升高并在40 min處達(dá)到最高值，隨后開始下降，說(shuō)明人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱在20 min達(dá)到平衡后，衣下通風(fēng)的對(duì)流散熱作用開始促進(jìn)汗液蒸發(fā)，有助于控制人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的皮膚溫度升高。雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)條件對(duì)平均皮膚溫度沒(méi)有顯著影響(F(1，7)=3.33，P=0.111)；運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)平均皮膚溫度也無(wú)顯著影響(F(1.1，7.8)=4.76，P=0.074)； 試驗(yàn)條件與時(shí)間對(duì)平均皮膚溫度有顯著的交互作用(F(1.6，11.3)=12.7，P=0.002)。在第50、55和60 min時(shí)，聯(lián)合通風(fēng)VH的平均皮膚溫度均顯著高于僅軀干通風(fēng)V的條件，分別為t50(7)=2.49，P=0.042；t55(7)=4.37，P=0.003；t60(7)=5.34，P=0.001。由于在人體平均皮膚溫度的計(jì)算中，軀干比額頭有更大的影響權(quán)重，而試驗(yàn)條件VH在軀干部位的通風(fēng)量小于V，因此導(dǎo)致VH的平均皮膚溫度較高。

2.1.2 局部皮膚溫度

受試者在V和VH試驗(yàn)條件下的額頭溫度隨時(shí)間的變化如圖6所示。在未通風(fēng)的R和E1階段，受試者的額頭溫度在2種試驗(yàn)條件之間沒(méi)有顯著性差異F(1，15)=0.306，P=0.589。當(dāng)開始通風(fēng)時(shí)，戴通風(fēng)帽的VH組的額頭溫度在35 min后開始快速下降，方差分析結(jié)果顯示在運(yùn)動(dòng)40和45 min時(shí)，VH組額頭皮膚溫度顯著低于未戴通風(fēng)帽的V組，分別為F40(1，7)=7.625，P=0.028和F45(1，7)=6.013，P=0.044。隨著頭部出汗量的繼續(xù)增加，通風(fēng)帽所提供的1.5 L/s風(fēng)量的冷卻效果逐漸減弱，VH組額頭溫度的下降曲線趨于平緩，但在整個(gè)運(yùn)動(dòng)階段內(nèi)，VH組額頭溫度均值始終低于V組。

注：*表示試驗(yàn)在P<0.05水平下有顯著差異。圖6 額頭溫度對(duì)比圖Fig.6 Comparison of forehead skin temperature

受試者在V和VH試驗(yàn)條件下的軀干平均皮膚溫度如圖7所示。

注：*表示試驗(yàn)在P<0.05水平下有顯著差異。圖7 軀干溫度對(duì)比圖Fig.7 Comparison of average trunk temperature

整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，試驗(yàn)條件(F(1，7)=5.215，P=0.056) 與運(yùn)動(dòng)時(shí)間(F(1.1，7.7)=3.31，P=0.106)對(duì)軀干平均皮膚溫度皆無(wú)顯著影響，但在第55和60 min時(shí)，V組的軀干平均皮膚溫度顯著低于VH組，分別為：t55(7)=3.124，P=0.017；t60(7)=3.246，P=0.014。由于VH組軀干供風(fēng)量的減小，其軀干溫度比V組更高?？梢?jiàn)，軀干體段的通風(fēng)量大小是影響全身及局部皮膚溫度的主要因素。

2.1.3 耳道溫度與心率

受試者在V和VH試驗(yàn)條件下的耳道溫度變化如圖8所示。雙因素方差分析表明試驗(yàn)條件對(duì)耳道溫度沒(méi)有顯著影響，F(xiàn)(1，7)=0.16，P=0.7。而運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)耳道溫度有顯著性影響，F(xiàn)(1.7，12)=6.2，P=0.017，表明隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，受試者體內(nèi)熱蓄積逐漸增大。

圖8 耳道溫度對(duì)比圖Fig.8 Comparison of ear temperature

受試者在V和VH試驗(yàn)條件下的心率變化如圖9 所示。雙因素方差分析表明試驗(yàn)條件對(duì)心率沒(méi)有顯著性影響，F(xiàn)(1，7)=0.41，P=0.54，即在總通風(fēng)量一致的情況下，改變風(fēng)量的分布對(duì)心率無(wú)影響；但運(yùn)動(dòng)時(shí)間有顯著影響，F(xiàn)(8，56)=160.8，P<0.001。靜坐階段受試者心率為(85±11) 次/min，在開始運(yùn)動(dòng)的20～25 min內(nèi)，心率呈急劇增加趨勢(shì)，之后隨著軀干通風(fēng)的開始，增幅趨于平緩。運(yùn)動(dòng)階段E1與E2內(nèi)受試者心率分別為(145±17) 次/min和(158±14) 次/min。 經(jīng)計(jì)算得到受試者R、E1、E2 階段的代謝率分別為(125±19)、(391±34)和(446±35) W/m2。

圖9 心率對(duì)比圖Fig.9 Comparison of heart rate

2.1.4 出汗量和汗液蒸發(fā)率

受試者在2種試驗(yàn)條件下的出汗量和汗液蒸發(fā)率如表1所示。2種試驗(yàn)條件下受試者的出汗量無(wú)顯著差異，t(7)=1.941，P=0.093>0.05；汗液蒸發(fā)率也無(wú)顯著差異，t(7)=1.187，P=0.274>0.05?？梢?jiàn)，在總通風(fēng)量(9 L/s)恒定的情況下，將一部分風(fēng)量從軀干轉(zhuǎn)移到頭部對(duì)整體的出汗量和汗液蒸發(fā)率沒(méi)有顯著影響。

表1 出汗量與汗液蒸發(fā)率Tab.1 Amount of sweat and sweat evaporation rate

2.2 主觀評(píng)價(jià)

2.2.1 熱感覺(jué)

由于受試者初始熱感評(píng)分值之間存在一定的差異，以適應(yīng)階段R最后5 min內(nèi)的熱感評(píng)分均值作為初始值，計(jì)算受試者開始運(yùn)動(dòng)后相對(duì)于運(yùn)動(dòng)前的熱感評(píng)分變化量，結(jié)果如圖10所示?？芍?，通風(fēng)后受試者的熱感評(píng)分值在30～35 min內(nèi)急劇下降，之后隨體內(nèi)熱蓄積的增多，熱感評(píng)分逐漸增大。Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)結(jié)果顯示在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中第35和40 min 時(shí)，試驗(yàn)條件對(duì)受試者的熱感有顯著影響，分別為：Z35=-1.973，P=0.049；Z40=-1.965，P=0.049，VH組的熱感評(píng)分明顯低于V組。其他運(yùn)動(dòng)階段中雖2組之間熱感無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異，但VH組的熱感評(píng)分均值也始終低于V組。

注：*表示標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在0.05水平上顯著。圖10 熱感覺(jué)評(píng)分變化量對(duì)比圖Fig.10 Comparison of thermal sensation score changes

文獻(xiàn)[9]研究認(rèn)為頭部的熱感對(duì)全身熱感覺(jué)有顯著影響，本文研究進(jìn)一步證實(shí)頭部通風(fēng)不僅可降低額頭局部皮膚溫度，還顯著影響人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的全身熱感覺(jué)。

2.2.2 濕感覺(jué)

受試者的濕感評(píng)分變化量如圖11所示。濕感覺(jué)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都呈緩慢上升趨勢(shì)，總體上V組的濕感覺(jué)評(píng)分高于VH組，但整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中2種試驗(yàn)條件間無(wú)顯著差異(P>0.05)。皮膚濕感覺(jué)與人體皮膚出汗及衣下微氣候濕度相關(guān)，由于2種試驗(yàn)條件在出汗率和汗液蒸發(fā)量上沒(méi)有顯著差異，因此，濕感覺(jué)評(píng)分間的差異也不顯著。

圖11 濕感覺(jué)評(píng)分變化量對(duì)比圖Fig.11 Comparison of wetness sensation score changes

2.2.3 舒適感

受試者的舒適感評(píng)分變化量如圖12所示。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，VH組的不舒適感始終低于V組，但2組的舒適感評(píng)分在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

圖12 舒適感評(píng)分變化量對(duì)比圖Fig.12 Comparison of changes in comfort score

應(yīng)用多元線性回歸，建立舒適感評(píng)分與熱濕感評(píng)分之間的多元線性模型，對(duì)比模型中標(biāo)準(zhǔn)化偏回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小，可得到各階段熱濕感對(duì)舒適感的影響程度[19]。計(jì)算結(jié)果如圖13所示。

注：*表示標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在0.05水平上顯著；**表示在0.1水平上顯著。圖13 熱感與濕感對(duì)舒適感的影響程度Fig.13 Extent of effect of thermal and wetness sensation on comfort

由圖13可知，在運(yùn)動(dòng)前的初始階段(20 min)，熱感的影響程度較大，隨后的熱身運(yùn)動(dòng)(20～30 min) 中人體開始出汗，濕感系數(shù)上升至較高水平，成為了造成不舒適感的主要因素。在人體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并開始通風(fēng)的初期，衣下通風(fēng)促進(jìn)了汗液的蒸發(fā)使得濕感的影響程度在35～40 min內(nèi)有所下降，但隨著受試者出汗量的進(jìn)一步增加，濕感系數(shù)又開始上升且遠(yuǎn)高于熱感?？梢?jiàn)，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)大量出汗時(shí)，濕感覺(jué)是影響著裝不舒適感的主要因素。試驗(yàn)過(guò)程中通風(fēng)溫度接近皮膚溫度，空氣對(duì)流傳熱受到抑制，主要靠對(duì)流傳質(zhì)增加汗液的蒸發(fā)散熱，以保持皮膚干爽。在本文試驗(yàn)中9 L/s的通風(fēng)量雖對(duì)緩解人體熱濕感有一定積極作用，但不足以補(bǔ)償人體的熱蓄積，可考慮采用降低通風(fēng)溫度或增大通風(fēng)量的方法進(jìn)一步促進(jìn)汗液的蒸發(fā)散熱。

2.2.4 頭部舒適感

根據(jù)受試者反饋，通風(fēng)帽佩戴初期(30～35 min) 頭部有較明顯的涼爽感，但佩戴約15 min后，隨著出汗量的增加，通風(fēng)帽對(duì)熱感的緩解效果不再顯著。部分受試者指出在運(yùn)動(dòng)后期頭部會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的悶熱感：一方面可能是由于通風(fēng)帽對(duì)頭部產(chǎn)生了壓迫，使頭發(fā)緊貼頭皮，影響了頭部的散熱；另一方面可能是帽體影響了頭部的自然對(duì)流；因此，在通風(fēng)帽的設(shè)計(jì)中，要考慮降低帽體熱阻，增強(qiáng)帽子透氣性，比如在帽頂設(shè)計(jì)通氣孔或使用網(wǎng)眼材料等，促進(jìn)頭部空氣流通。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了熱環(huán)境中僅軀干通風(fēng)與軀干聯(lián)合頭部通風(fēng)對(duì)人體熱生理及心理感覺(jué)的影響，得到以下主要結(jié)論。

1)衣下通風(fēng)有助于緩解人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的生理熱負(fù)荷，但軀干通風(fēng)或軀干與頭部聯(lián)合通風(fēng)對(duì)人體熱生理指數(shù)的影響無(wú)顯著差異，說(shuō)明實(shí)際通風(fēng)量是主要影響因素。

2)在總通風(fēng)量一致的前提下，軀干與頭部聯(lián)合通風(fēng)時(shí)的熱感覺(jué)、濕感覺(jué)及不舒適感覺(jué)都低于僅軀干通風(fēng)的條件，但僅在運(yùn)動(dòng)初期的10 min內(nèi)熱感覺(jué)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)大量出汗時(shí)，濕感覺(jué)是影響著裝不舒適的主要因素，未來(lái)可研究通過(guò)降低通風(fēng)溫度或增大通風(fēng)量促進(jìn)汗液蒸發(fā)散熱的著裝舒適效能。

3)通風(fēng)帽應(yīng)采用低熱阻及高透氣設(shè)計(jì)，通過(guò)在帽頂增加通氣孔或使用網(wǎng)眼材料，促進(jìn)頭部空氣流通，減少悶熱感。

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