相變通風(fēng)服在建筑作業(yè)中的降溫性能

中圖分類號(hào)：TS941.16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2025）07-0109-08

建筑行業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)板塊占有重大比例且從業(yè)人員眾多，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重大支柱[1]。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)建筑工人的需求顯著增大，建筑工人在夏季室外環(huán)境下作業(yè)的熱防護(hù)問(wèn)題，也成為了業(yè)內(nèi)外人士關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。在高溫高濕環(huán)境中，高強(qiáng)度的體能作業(yè)產(chǎn)生的熱量是休息時(shí)的15～20倍。機(jī)體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量與環(huán)境中獲得的熱量導(dǎo)致皮膚溫度升高，降低機(jī)體內(nèi)部與皮膚之間的溫度梯度，從而造成體溫上升[3]。在此情況下，就必須對(duì)高溫環(huán)境作業(yè)的建筑工人進(jìn)行熱防護(hù)。

在無(wú)法改變環(huán)境的前提下，可以選擇個(gè)體降溫服（下文簡(jiǎn)稱降溫服）對(duì)人體進(jìn)行熱應(yīng)激調(diào)節(jié)。通過(guò)服裝開(kāi)口或借助織物透氣性增大人體散熱的被動(dòng)式降溫服降溫效果有限，已難以應(yīng)對(duì)室外高溫作業(yè)，因此本文選擇穿戴主動(dòng)式降溫服來(lái)應(yīng)對(duì)高溫高濕環(huán)境下的建筑作業(yè)。目前主動(dòng)式降溫服主要分為4類[4-5]：氣冷式降溫服，利用空氣壓縮器吸入外界空氣并經(jīng)過(guò)制冷后送到人體皮膚表面;液冷式降溫服，利用供液泵使液體流入制冷設(shè)備，后流入遍布體表的軟管管道；相變材料式降溫服，通過(guò)相變材料熔化吸熱，緩解人體的熱應(yīng)激；風(fēng)扇式降溫服，通過(guò)服裝內(nèi)安裝的風(fēng)扇鼓風(fēng)，產(chǎn)生強(qiáng)迫對(duì)流，增大體表散熱[6-7]。前2種降溫服降溫效率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，但體積和質(zhì)量較大，只適用于小范圍固定的作業(yè)環(huán)境，而后2種降溫服質(zhì)量較輕，便攜性好，更適合大范圍活動(dòng)的戶外作業(yè)人群。此外，目前大多研究主要通過(guò)跑步機(jī)、單車等運(yùn)動(dòng)設(shè)施模擬代謝強(qiáng)度來(lái)測(cè)試降溫服的降溫性能，但對(duì)實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景的模擬和測(cè)評(píng)分析較少，值得進(jìn)一步深人研究。

本文在人工氣候艙內(nèi)模擬真實(shí)的夏季建筑工地環(huán)境，模仿真實(shí)工作狀態(tài)下抬高、扛起、轉(zhuǎn)移、卸貨等動(dòng)作的重物搬運(yùn)過(guò)程。選用相變材料與內(nèi)置風(fēng)扇組合的復(fù)合式降溫服一相變通風(fēng)服，與普通工作服進(jìn)行對(duì)比，該相變通風(fēng)服不影響建筑作業(yè)中大幅度的移動(dòng)、身體彎曲與蹲起，且肩部無(wú)附加設(shè)計(jì)，能夠滿足扛重物等搬運(yùn)需求。同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)人體客觀生理數(shù)據(jù)與主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)、主觀感受，分析生理數(shù)據(jù)對(duì)人體主觀感受的影響，探究相變通風(fēng)服在高溫環(huán)境下建筑作業(yè)中的性能，為高溫環(huán)境建筑作業(yè)提供安全保障參考。

1實(shí)驗(yàn)

1. 1 實(shí)驗(yàn)服裝

普通工作服（慧爾發(fā)，中國(guó)）為180/96A男款號(hào)型，材質(zhì)為 100% 棉，重 0.36kg 。相變通風(fēng)服（TAGKITA，中國(guó)）為 180/96A 男款號(hào)型，材質(zhì)為 100% 純棉，總重 1.9kg ，其中相變袋重 1kg 。相變通風(fēng)服的外觀如圖1所示，服裝后背下側(cè)嵌有兩個(gè)小型風(fēng)扇，直徑9cm ，使用容量為 10000mAh 的充電寶供電，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速 6829r/min ，風(fēng)扇風(fēng)速約 4.7m/s ；服裝后背與前胸兩側(cè)各放置一個(gè)相變冰袋，共4個(gè)，相變冰袋采用石蠟混合物，外包覆純生物基材料和TPU，使用前需要將其放入冰箱冰凍 50～60min ，以完全蓄冷。由于相變通風(fēng)服較寬松且不直接接觸皮膚，根據(jù)研究建議[8-9]，選擇與皮膚表面溫差較大的相變溫度15^°C ，以強(qiáng)化降溫效果，相變材料完全熔化至失效的時(shí)長(zhǎng)大約為 30～40min 。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中服裝統(tǒng)一拉上拉鏈。

圖1相變通風(fēng)服的外觀圖

Fig.1Appearance pictures of phase change ventilation clothing

圖2Ibuttons溫濕度傳感器與塑料支架 Fig.2Ibuttons temperature and humidity sensor with plastic holder

1. 2 受試者選擇

挑選8名在校男性大學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)。受試者均身體健康，無(wú)特殊疾病，年齡（ 20±2） 歲，身高（ 180± 7） cm ，體重（ （71.5±18.5）kg ，身體質(zhì)量指數(shù)為（2 1.97±4.33 ） kg/m² ，中高強(qiáng)度體育鍛煉時(shí)長(zhǎng)（ 10± 5）h 周。

受試者需在實(shí)驗(yàn)前 24h 內(nèi)保證正常飲食和睡眠，沒(méi)有攝入茶、酒、咖啡或其他功能性飲料，體溫正常，實(shí)驗(yàn)前 0.5h 不得飲食，兩次實(shí)驗(yàn)間隔須大于 24h 。

1.3 測(cè)試指標(biāo)

1.3.1 客觀生理指標(biāo)

a）平均皮膚溫度。采用美國(guó)伯克利實(shí)驗(yàn)室的四點(diǎn)法對(duì)皮膚溫度進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，在胸口、左上臂、右大腿、右小腿直接粘貼溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量。人體平均皮膚溫度采用式（1）計(jì)算：

T_MST=0.3T_H×H+0.3T_Z.LE×H+

式中：TMsr 是平均皮膚溫度，C；T胸口、T左上臂、T右大腿、T_{t1，t2，t3，t4^′} 分別為各局部身體部位的皮膚溫度， C 。

b）軀干衣下溫濕度。使用溫濕度傳感器Ibuttons（DS1922L，Maxim，美國(guó)）與側(cè)面開(kāi)口的塑料支架，溫濕度傳感器在支架上的擺放方式如圖2所示，支架厚度 0.8cm ，即測(cè)量距離皮膚 0.8cm 處胸部、腹部、腰部、背部的衣下溫濕度。采用式（2）一（3）計(jì)算衣下平均溫度、衣下平均濕度：

（3）式中： T_g 是軀干平均衣下溫度， T_???? 分別為各局部衣下微環(huán)境溫度， C：W_g 是軀干平均衣下濕度； 分別為各局部衣下微環(huán)境相對(duì)濕度， % 。

c）出汗量及汗液蒸發(fā)率。分別按照式（4）— （5）計(jì)算出汗量及汗液蒸發(fā)率：

S_p=W₀-W₁

式中： S_p 為出汗量， g W₀、W₁ 為實(shí)驗(yàn)前、后的裸體體重，g； S_r 為汗液蒸發(fā)率， % ; 為實(shí)驗(yàn)前、后的服裝質(zhì)量， g;Δm_res 為呼吸失水量， g ，使用式（6）—（7）計(jì)算：

Δm_res=0.00075A_Du×M（5.624-0.001D_e）×Δt

式中： Δt 為時(shí)間間隔， min ： M 為代謝率（根據(jù)ISO8996 附錄中的表格計(jì)算，值為56）， W/m² A_Du 為人體體表面積[10]， m²;D_e 為環(huán)境中的水蒸氣濃度， Pa ；RH 為環(huán)境相對(duì)濕度， % ： T_a 為環(huán)境溫度， C 。

1.3.2 主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)

測(cè)試受試者穿著實(shí)驗(yàn)服裝進(jìn)行體力勞動(dòng)后對(duì)認(rèn)知能力的影響，包括3個(gè)測(cè)試內(nèi)容：

a）抑制認(rèn)知干擾測(cè)試。使用如圖3（a）所示的Stroop色詞測(cè)試，呈現(xiàn)色、形一致或不一致的彩色字，要求受試者盡可能快地對(duì)字的顏色做出反應(yīng)，以 1min 內(nèi)測(cè)試成績(jī)，即正確數(shù)減去錯(cuò)誤數(shù)，反應(yīng)降溫服對(duì)建筑工人抑制認(rèn)知干擾能力的改善程度。

b）注意力水平測(cè)試。使用如圖3（b）所示的舒爾特方格實(shí)驗(yàn)，在25格 1cm×1cm 的方格內(nèi)任意填寫阿拉伯?dāng)?shù)字1-25，要求被測(cè)者依次指出其位置，同時(shí)誦讀出聲，以所用時(shí)間反應(yīng)高溫下建筑作業(yè)后的注意力水平[12-13] 。

c）反應(yīng)時(shí)間測(cè)試。使用如圖3（c）所示的變色反應(yīng)測(cè)試，當(dāng)屏幕突變顏色時(shí)，受試者需迅速點(diǎn)擊屏幕，以反應(yīng)時(shí)間表示降溫服對(duì)降低人體皮膚溫度，減少高溫、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)人體反應(yīng)能力的影響[14]。

圖3 主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)

Fig.3Subjective cognitive assessment

1.3.3 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)行整體熱感覺(jué)、熱舒適、濕感覺(jué)的評(píng)價(jià)[15-16]。熱感覺(jué)：采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的七級(jí)實(shí)驗(yàn)標(biāo)尺，范圍從-3（冷）到3（熱）；熱舒適：采用四級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)尺，范圍從0（舒適）到4（非常不舒適）；濕感覺(jué)：采用類似ASHRAE熱感覺(jué)的七級(jí)標(biāo)尺，范圍從-3（非常干燥）到3（非常濕潤(rùn)）。測(cè)試過(guò)程中，每完成一組搬運(yùn)后，受試者需填寫一份主觀調(diào)查問(wèn)卷。

圖4主觀評(píng)價(jià)量表

Fig.4Subjective rating scale

1. 4 數(shù)據(jù)分析方法

統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS26.0數(shù)據(jù)分析與處理軟件，顯著性水平設(shè)定為 Plt;0.05 ;使用 0rigin2021 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)圖繪制。對(duì)于客觀生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，本文取每 5min 的平均值進(jìn)行分析。所有數(shù)據(jù)首先測(cè)試正態(tài)分布與方差齊性，應(yīng)用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析探究實(shí)驗(yàn)服裝與實(shí)驗(yàn)時(shí)間對(duì)人體主客觀參數(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)上不同實(shí)驗(yàn)服裝之間的差異。應(yīng)用單因素方差分析探究實(shí)驗(yàn)服裝對(duì)出汗量和汗液蒸發(fā)率及主觀認(rèn)知測(cè)試的影響，對(duì)不滿足正態(tài)分布的主觀感覺(jué)評(píng)分應(yīng)用多樣本秩和檢驗(yàn)。

1.5 實(shí)驗(yàn)流程

本文設(shè)計(jì)真人實(shí)驗(yàn)，模擬建筑工人在夏季建筑工地中的作業(yè)，探究穿著不同服裝時(shí)人體的熱舒適性及2種服裝的工效性。每位受試者均需穿著2種服裝完成實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)間隔至少為 24h。

實(shí)驗(yàn)在氣候艙內(nèi)進(jìn)行，設(shè)定環(huán)境溫度 35^°C ，相對(duì)濕度 75% ，風(fēng)速 0.4m/s ，以模擬夏季建筑工地環(huán)境。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)約 80min ，分為3個(gè)階段。準(zhǔn)備階段PH1，時(shí)長(zhǎng) 20min ，受試者穿著實(shí)驗(yàn)服裝并啟動(dòng)后進(jìn)入環(huán)境艙，靜坐 20min 以適應(yīng)環(huán)境，并在 15～ 20min 時(shí)填寫主觀評(píng)價(jià)量表。運(yùn)動(dòng)階段PH2，時(shí)長(zhǎng)50min ：模擬工地建筑勞動(dòng)搬運(yùn) 15kg 沙袋，以從地上搬至 110cm 置物架一從置物架扛至肩上一扛沙袋經(jīng)過(guò) 25m 長(zhǎng)指定路線一將沙袋放至地上為一次完整的搬運(yùn)，共需完成30次搬運(yùn)。每完成6次搬運(yùn)休息 2min ，并在休息期間填寫一次主觀評(píng)價(jià)量表，共填寫5次。5組搬運(yùn)及主觀評(píng)價(jià)結(jié)束后，立馬進(jìn)行認(rèn)知能力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)時(shí)間 10min ?；謴?fù)階段PH3，時(shí)長(zhǎng) 20min ：受試者著裝保持原狀態(tài)，降溫服持續(xù)工作，靜坐休息 20min ，期間每隔 5min 填寫1次主觀問(wèn)卷。

實(shí)驗(yàn)中使用耳溫槍（ IRT6525+LF20 ，Braun，墨西哥）監(jiān)測(cè)受試者耳道溫度，使用溫濕度傳感器Ibuttons測(cè)試受試者的皮膚及衣下溫濕度，實(shí)驗(yàn)前后分別測(cè)量受試者裸體體重和服裝質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 生理指標(biāo)

2. 1. 1 心率

使用心率帶（H1O，POLAR，芬蘭）貼于胸部下圍，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙實(shí)時(shí)記錄，結(jié)果如圖5所示。數(shù)據(jù)經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)滿足正態(tài)分布，因此對(duì)測(cè)試服裝和測(cè)試時(shí)間進(jìn)行雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析。分析發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)服裝對(duì)心率沒(méi)有顯著影響 （F（1，14）= 1.521， P=0.238 ），但穿著相變通風(fēng)背心的心率始終低于穿對(duì)照組工作服的心率。實(shí)驗(yàn)時(shí)間對(duì)心率有顯著性影響 ?F（3.259，45.624）=53.237，Plt;0.001） 。人體心率從適應(yīng)階段的（ 93.33±8.81 ）次 ，經(jīng)搬運(yùn)后顯著增長(zhǎng)至（ 121.56±16.69 ）次/min并趨于平緩，結(jié)束運(yùn)動(dòng)后逐漸下降至 92.88±12.20 次 O

圖5心率對(duì)比圖

Fig.5Comparison chart of heart rates

2.1.2 出汗量及汗液蒸發(fā)率

受試者在2種測(cè)試服裝下的出汗量與汗液蒸發(fā)率如圖6所示。2種實(shí)驗(yàn)服裝下受試者的出汗量Ω_t^′=2.352，P=0.034lt;0.05 ）與汗液蒸發(fā)率（ t= -2.452， P=0.032lt;0.05） 均有顯著差異。穿著相變通風(fēng)服狀態(tài)下的出汗量顯著降低，相變材料熔化吸熱有效地抑制出汗。風(fēng)扇裝置對(duì)人體通風(fēng)降溫，在對(duì)流散熱的同時(shí)能夠顯著增大人體的汗液蒸發(fā)率。

圖6出汗量與汗液蒸發(fā)率對(duì)比圖 Fig.6Comparison chart of sweat volume and sweatevaporationrate

2.1.3 平均皮膚溫度

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取每 5min 的平均皮膚溫度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖7所示。由圖8可知，平均皮膚溫度在搬運(yùn)過(guò)程中呈上升趨勢(shì)，在 T₅₅ 至 T₆₀ 處達(dá)到最高值，隨后在恢復(fù)階段開(kāi)始下降。雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)服裝 （F（1，14）=13.109 ， P= 0.003）與實(shí)驗(yàn)時(shí)間 （F（2.018，28.253）=22.250，Plt; 0.001）對(duì)平均皮膚溫度有顯著影響;實(shí)驗(yàn)服裝與實(shí)驗(yàn)時(shí)間對(duì)平均皮膚溫度無(wú)顯著交互作用（ F（2.018 ，28.253）=2.012，P=0.152） 。除了適應(yīng)階段的前5min 外，相變通風(fēng)服的平均皮膚溫度始終顯著低于對(duì)照工作服（ Plt;0.05） 。由于建筑工人作業(yè)強(qiáng)度大且夏季溫濕度高，在運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱于 20min 運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)（ T₄₀ ）達(dá)到平衡后，相變通風(fēng)服內(nèi)的相變材料完全熔化并失去冷卻效果，只有風(fēng)扇繼續(xù)發(fā)揮冷卻作用，服裝的總體降溫能力受限，但在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后衣下持續(xù)通風(fēng)能快速高效地降低平均皮膚溫度，有效抑制運(yùn)動(dòng)后皮膚溫度的持續(xù)升高[17] 。

圖7平均皮膚溫度對(duì)比圖

2.1.4 軀干衣下溫濕度

受試者在2種實(shí)驗(yàn)服裝下的軀干衣下溫度隨時(shí)間變化如圖8所示。實(shí)驗(yàn)服裝 （F（1，14）=57.087 Plt;0.001 ）和實(shí)驗(yàn)時(shí)間 （F（1.734，24.270）=11.492 Plt;0.001 ）對(duì)軀干衣下微環(huán)境溫度都有顯著影響，且有顯著的交互作用（ （F（1.734，24.270））=10.065 P=0.001 ）。受試者軀干衣下溫度在 T₁₀ 至 T₄₀ 間的差異尤為顯著，相變材料熔化大量吸熱，使軀干衣下溫度劇烈降低，在 T₄₅ 至 T₈₀ 階段，相變材料已基本熔化完全，主要依靠風(fēng)扇對(duì)流達(dá)到降低軀干衣下溫度效果，該階段降溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且穩(wěn)定。

Fig.8Comparison chart of temperature under torso clothing

圖8 軀干衣下溫度對(duì)比圖

軀干衣下濕度隨時(shí)間變化如圖9所示。在高溫高濕環(huán)境中進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，大量出汗使得普通工作服的軀干衣下濕度持續(xù)升高，而相變通風(fēng)服組呈現(xiàn)先升高后快速降低的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)服裝 （F（1，14）= 1.429， P=0.252 ）和實(shí)驗(yàn)時(shí)間（ F（1.727，24.184）= 3.358， P=0.58 ）對(duì)軀干衣下微環(huán)境濕度都無(wú)顯著影響，但兩者對(duì)軀干衣下微環(huán)境濕度有顯著的交互作用（ F（1.727，24.184）=17.728，Plt;0.001） 。配對(duì)樣本檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在 T₁₀ 至 T₃₅ 與 T₇₅ 至 T₈₀ 間，2 種實(shí)驗(yàn)服裝下的軀干衣下濕度存在顯著差異（ Plt;0.05） ，在T₁₀ 至 T₃₅ ，相變材料熔化產(chǎn)生大量冷凝水，導(dǎo)致軀干衣下濕度增大并持續(xù)維持在較高水平。但搬運(yùn)結(jié)束后，人體代謝產(chǎn)熱降低，風(fēng)扇有效加快了汗液的蒸發(fā)，使得軀干衣下濕度持續(xù)并快速下降。說(shuō)明在工作后的休息階段進(jìn)行衣下通風(fēng)，有利于人體的快速散熱散濕。

Fig.7Comparison chart of average skin temperature

圖9 軀干衣下濕度對(duì)比圖

Fig.9Comparison chart of humidity under torso clothing

2.2 主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)

受試者在2種實(shí)驗(yàn)服裝下的主觀認(rèn)知評(píng)分如表1所示。主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)成績(jī)均滿足正態(tài)分布，進(jìn)行配對(duì)樣本 χ_t 檢驗(yàn)。2件測(cè)試服裝在抑制認(rèn)知干擾測(cè)試得分上 有顯著差異，相變通風(fēng)服顯著優(yōu)于普通工作服；注意力水平（ t= 0.686， P=0.515gt;0.05 與反應(yīng)時(shí)間（ t=0.107 ， P= 0.918gt;0.05 ）均無(wú)顯著差異。相變通風(fēng)服能夠通過(guò)改善工作微環(huán)境，恢復(fù)高溫高濕環(huán)境與大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)于認(rèn)知自我控制的損害，但對(duì)于注意力水平及反應(yīng)時(shí)間無(wú)顯著作用。

表1主觀認(rèn)知測(cè)評(píng)成績(jī)表

Tab.1Subjective cognitive assessment score sheet

2.3 主觀感覺(jué)評(píng)價(jià)

2.3.1 熱感覺(jué)

受試者熱感覺(jué)評(píng)分變化如圖10所示。運(yùn)動(dòng)階段受試者體內(nèi)熱蓄積不斷增加，熱感覺(jué)評(píng)分不斷增大，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后熱感覺(jué)評(píng)分減小并趨于穩(wěn)定。Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在適應(yīng)階段 T₂₀ （ Z₂₀= -2.10，P=0.036） 和運(yùn)動(dòng)初始階段 T₂₆（Z₂₆=-2.536 ，P=0.011 時(shí)，相變通風(fēng)服的熱感覺(jué)顯著低于普通工作服，隨著相變材料的熔化，受試者的熱感覺(jué)評(píng)分逐漸升高至恢復(fù)階段，2種實(shí)驗(yàn)服裝的熱感覺(jué)評(píng)分相差甚微，僅風(fēng)扇通風(fēng)能較有效地降低平均皮膚溫度，但對(duì)緩解夏季搬運(yùn)作業(yè)后的熱感覺(jué)作用不顯著。

圖10熱感覺(jué)評(píng)分對(duì)比圖

應(yīng)用多元線性回歸，最終建立的熱感覺(jué)與客觀生理指標(biāo)之間的多重線性回歸模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ F=29.834 Plt;0.001 ），因變量熱感覺(jué)的 82.0% 可由心率、軀干衣下溫度、軀干衣下濕度的變化來(lái)解釋（ TS=9.428+0.35×HR+0.175×T_g-0.182×W_g ，式中：TS為熱感覺(jué)； HR 為心率， w_k/min;T_g 為衣下軀干溫度， °C：W_g 為衣下軀干濕度， % ）。人體熱感覺(jué)主要受到運(yùn)動(dòng)量的影響，劇烈運(yùn)動(dòng)后的身體內(nèi)產(chǎn)熱增加是影響熱感覺(jué)變差的主要因素，此時(shí)降低軀干衣下溫度可以在一定程度上緩解人體熱感覺(jué)。

2.3.2 熱舒適

受試者的熱舒適評(píng)分如圖11所示。雖然相變通風(fēng)服的熱舒適性始終優(yōu)于普通工作服，但只在運(yùn)動(dòng)階段 T₃₈（Z₃₈=-2.11，P=0.035） 時(shí)相變通風(fēng)服的熱舒適顯著優(yōu)于普通工作服，說(shuō)明高溫高強(qiáng)度體力活動(dòng)中，相變通風(fēng)服對(duì)熱舒適的改善作用有限。

圖11 熱舒適評(píng)分對(duì)比圖

Fig.11Comparison chart of thermal comfort scores

2.3.3 濕感覺(jué)

受試者的濕感覺(jué)評(píng)分變化如圖12所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，濕感覺(jué)評(píng)分在運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷增大，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后劇烈下降并穩(wěn)定，相變通風(fēng)服組濕感覺(jué)評(píng)分始終低于普通工作服，但2種實(shí)驗(yàn)服裝的濕感覺(jué)在所有時(shí)刻均無(wú)顯著差異 （F（1，14）=57.830，P=0.39） 。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始至 T₅₀ ，相變通風(fēng)服狀態(tài)下的軀干衣下濕度均高于普通工作服，但相變通風(fēng)服強(qiáng)烈的冷卻作用使得受試者濕感覺(jué)更佳；同時(shí)恢復(fù)階段 T₆₅ 至 T₈₀ 軀干衣下濕度也持續(xù)降低，但濕感覺(jué)評(píng)分未有顯著變化，主觀感受變化不明顯，此時(shí)降溫作用同樣不明顯。綜上發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)服在一定程度上能夠促進(jìn)汗液蒸發(fā)，但相變材料的存在同時(shí)也阻礙了汗液的蒸發(fā)，因此衣下濕度的改善作用不明顯。

Fig.10Comparison chart of thermal sensation scores

圖12 濕感覺(jué)評(píng)分對(duì)比圖

Fig.12Comparison chart of wet sensation scores

3結(jié)論

本文模擬了夏季高溫建筑工地工人的作業(yè)狀態(tài)，比較普通工作服與相變通風(fēng)服在建筑工人群體中的服裝工效性，得到以下主要結(jié)論：

a）相變通風(fēng)服能夠有效降低高溫環(huán)境下搬運(yùn)作業(yè)的皮膚溫度及衣下溫濕度，抑制大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)體溫的持續(xù)升高。但由于相變材料的快速熔化，人體熱感覺(jué)只能得到劇烈且短暫的改善。b）通過(guò)相變材料與風(fēng)扇對(duì)人體的降溫作用，相變通風(fēng)服能顯著降低出汗量；通過(guò)風(fēng)扇風(fēng)對(duì)流，相變通風(fēng)服能提高汗液蒸發(fā)率；相變材料的熔化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生冷凝水，造成軀干衣下濕度的增大。c）在高溫環(huán)境下的建筑作業(yè)中，通風(fēng)（環(huán)境風(fēng)）對(duì)熱感覺(jué)、熱舒適、濕感覺(jué)的改善程度有限。未來(lái)可通過(guò)設(shè)計(jì)選用慢熔化材料或制冷風(fēng)扇，以持續(xù)降溫及促進(jìn)汗液蒸發(fā)，提升高溫環(huán)境下建筑作業(yè)的舒適性。

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Cooling performance of phase change ventilation clothing in construction work

CHEN Yanzhuo， XIONG Mengyuan， HUANG Yufan， ZHANG Zhaohua（College of Fashion and Design，Donghua University，Shanghai 2Ooo51，China）

Abstract： The construction industry occupies a pivotal position in China's economy，and with the acceleration of urbanization，the demand forconstruction workers is growing.However，the construction industry is a field with frequent accidents，particularly in summer's high-temperature environments，where the labor safety of construction workers has garnered significant atention.The combination of high temperature and humidity，coupled with intense physical labor，can easily leadtoarapid rise in body temperature.Therefore，implementing efective thermal protection measures for construction workers exposed to such environments is crucial. In situations where the external working environment cannot be altered，active cooling clothing has emerged as an effective means to regulate heat stressand cope with outdoor high-temperature work.This type of clothing can be mainlyclassified into air-cooled， liquid-cooled， phase change material （PCM） -based， and fan-assisted varieties.

Hence， this study employed an artificial climate chamber set at 35°C with 75% relative humidity to simulate the real environment of a construction site in summer and mimicked the process of heavy lifting tasks （such as raising，carying，transferring，and unloading goods）.Eight male subjects completed the experiments while wearing phase changeventilation clothing （combining PCM with built-in fans）and ordinary workwear，respectively. Objective physiological data （including average skin temperature， temperature and humidity under the torso clothing，sweat production，and sweat evaporation rate）and subjective evaluations （tests on cognitive interference suppression，atention level，reaction time，as well asassessments of thermal sensation，thermal comfort，，and humidity sensation） were colected.Data analysis was conducted using methods such as repeated measures ANOVA and paired-samples t-tests，aiming to assess the physiological states of the subjects when they wear different types of clothing，subsequently，so as to evaluate the coling performanceof the phase change ventilation clothing in construction work.

The research results indicate that the phase change ventilation clothing significantly reduces human skin temperature，temperature and humidity under the clothing，and sweat production.By enhancing convection with the built-in fan topromote sweat evaporation，it effectively inhibits the continuous rise of body temperatureafter exercise.Additionall，it aided in recovering from thenegative impacts on cognitive self-control caused by hightemperature and high-humidity environments，as well as intense physical activities.However，the condensation water produced during the melting processof PCM increases the humidity under the torso clothing.Moreover，under high-intensity work in summer，the effect of the phase change ventilation clothing on improving human thermal comfort is limited，and its continuous coling ability isunstable.Future research could consider developing slowmelting materials or improving the design of cooling fans to enhance cooling efects and ventilation performance，so as to further improve the work comfort of construction workers in high-temperature environments.

KeyWords ： phase change ventilation clothing； construction workers；thermoregulation；thermaland humid sensation; skin temperature