在高溫環境中,人體由于散熱的需要,皮膚常常要反復經歷出\\( 顯\\) 汗———蒸發———干燥的過程,穿著于人體的服裝也要反復經歷吸濕———放濕———干燥的過程,此時對服裝舒適性的要求和潛汗狀態下會有很大的不同. 蔣培清等利用織物動態熱濕舒適性能測試儀采用定量汗液蒸發時間的長短對不同織物顯汗狀態下的舒適性進行了研究,研究表明: 吸濕性強的織物汗液蒸發時間更長,即帶給人體不舒適的時間更長. 并且通過高溫環境中靜立狀態下的人體實驗進行了驗證,二者結果是一致的.為研究高溫環境中運動狀態下與靜立狀態下的人體實驗的差異,并為便于兩者的比較分析探討高溫環境中服裝材質對運動生理心理的影響,本文采用與高溫環境中靜立狀態下的人體實驗同樣的實驗方法進行研究. 采用了同樣的面料、同樣的款式型號服裝、同樣的測試儀器、體型年齡一致的受試者、同樣的測試指標、同樣的數據處理方法.
1 實 驗
1. 1 服裝材料與款式型號、測試儀器、受試者
除增加了運動實驗所需要的腳踏測功計外,服裝材料與款式型號、測試儀器、受試者與高溫環境中靜立狀態下的人體實驗完全一致.腳踏測功計的型號為 GRONINGEN CORIVAL 400.1. 2 實驗方法。
由于運動狀態下受試者熱負荷很大,將人工氣候倉的溫濕度設置為\\( 29 ± 0. 3\\) ℃,\\( 70 ±3\\) RH% ,倉內風速為 0. 15 m / s.受試者進入人工氣候倉,騎坐于腳踏測功計\\( 功率設定為 80 W\\) ,5 min 后開始蹬踏測功計,蹬踏時保持車輪轉速為 60 轉/分,持續蹬踏 10 min 后停止,靜坐休息 15 min 后結束數據采集. 第5、15、30 min 分別填寫\\( 0 ~5\\) min、\\( 5 ~15\\) min、\\( 15 ~30 \\) min 3 個階段的綜合主觀熱濕感覺值.其余實驗方法與高溫環境中靜立狀態下的人體實驗完全一致.
2 結果與討論
測試指標、數據處理方法與高溫環境中靜立狀態下的人體實驗完全一致. 將所有受試者的 30 min 采集數據進行平均,結果如表 1 所示. 測試參數包括人體皮膚溫度 ts、人體皮膚與服裝間微氣候區的溫度 t、濕度、微氣候區水汽分壓 p、人體的代謝量 m、人體汗液蒸發率 e 以及主觀感覺值 SD.
采用與高溫環境中靜立狀態下的人體實驗完全一致的數據處理方法———主成分計算得到表 2、3. 由于對 1 ~6 號服裝的 4 個變量進行了歸一化處理\\( xi/ xmax\\) ,處理后的值分別記為 t's、p'、m'、e'.
從第1 主成分的變量的系數可以看出,皮膚溫度 t's、水蒸氣分壓 p'、人體代謝量 m'越高,汗液蒸發率 e'越小,則第 1 主成分的值越大,這說明第 1 主成分可以用來度量不同服裝的熱濕舒適性能. 第 1 主成分的值越大,表明越不舒適. 高溫環境中運動受試者的主觀感覺值 SD 與服裝的第 1 主成分 Z1的關系為:
SD = 0. 701 + 1. 109Z1 \\( 1\\)
相關系數 r =0. 891,顯著水平 a =0. 017. 盡管影響人體主觀感覺的不確定因素很多,但兩者仍具有很強的相關性,這說明第 1 主成分 Z1的確可以用來衡量服裝的熱濕舒適性.為探討高溫環境中運動狀態下服裝的第 1 主成分 Z1和服裝織物基本性能的關系,以織物的質量 X1、厚度 X2、透氣性 X3、回潮率 X4為自變量進行了多元逐步回歸統計,得到回歸方程:
Z1= 1. 257 + 0. 723X2- 0. 000 628X3 \\( 2)
F 檢驗: F = 5. 918,顯著水平 a = 0. 091; t 檢驗: t2= 3. 025,顯著水平 a = 0. 057; t3= -2. 12,顯著水平 a = 0. 1. 服裝的第 1 主成分 Z1和織物的厚度 X2正相關、和透氣性 X3的負相關,即厚度越大、透氣性越小第 1 主成分 Z1越大,主觀感覺值 SD 越大,越不舒適. 在運動狀態下,厚重的織物由于相對不易產生對流效應,因而 5 號服裝的皮膚溫度較高,而 3 號服裝則正好相反皮膚溫度較低. 在靜立狀態下皮膚與織物間空氣相對靜止織物透氣性的影響不大,但在運動狀態下由于運動造成衣內空氣對流織物透氣性的影響則表現了出來,而在靜立狀態下有顯著影響的吸濕性指標回潮率的影響則變弱了.
3 結 論
1\\) 通過高溫運動狀態下人體實驗獲得的第 1 主成分可以用來度量不同服裝的熱濕舒適性能,與人體主觀值感覺相一致.2\\) 與人體高溫靜立狀態下服裝的吸濕性對服裝熱濕舒適性具有顯著影響不同,高溫運動狀態下由于運動造成空氣對流效應,織物厚度和透氣性對服裝的熱濕舒適性具有顯著影響.3\\) 在高溫運動狀態下應選擇輕薄和透氣性良好的服裝.
參 考 文 獻
[1] 蔣培清,嚴灝景,唐世君,等. 織物動態熱濕傳遞性能測試儀的研制[J]. 針織工業,2004\\( 4\\) : 138 -141.
[2] 蔣培清,嚴灝景. 親水性疏水性織物動態熱濕舒適性比較研究[J]. 東華大學學報: 自然科學版,2004,30\\( 4\\) : 14 -17.
[3] JIANG P Q,YAN H J. Study on dynamic heat-moisture transfer properties of summer fabrics using microclimatic method[J].Journal of Donghua University \\( Eng. Ed. \\) ,2004,21\\( 5\\) : 69 - 72.
[4] 蔣培清,嚴灝景,唐世君,等. 高溫環境中服裝材料選擇的人體實驗[J]. 青島大學學報\\( 工程技術版\\) ,2004,19\\( 1\\) : 18- 21.