面料热阻测量在GB/T 11048新旧标准中的差异

詹 卓， 陈益松

(东华大学 服装·艺术设计学院， 上海 200051)

面料热阻测量在GB/T 11048新旧标准中的差异

詹 卓， 陈益松

(东华大学 服装·艺术设计学院， 上海 200051)

针对新版GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》所规定的面料热阻测量A法和B法与旧版GB/T 11048—1989《纺织品 保温性能试验方法》所规定的A法进行实验对比研究。结果表明，在新版A标准下，2种型号热板仪的测量数据均值差异达31%，与热板仪的设计与校准有关；在新版A法空气层流速为1 m/s的条件下较新版B法静态空气层的条件下面料的热阻值有较大幅度的下降，其下降值不仅与面料的厚度负相关，也与面料的材料与组织结构相关，新版B法35 ℃对于旧版A法36 ℃的温度设定差异对实验结果没有显著影响，二者可直接比较；有无空气隔离罩对于新版B法的实验结果总体影响不显著，但对抑制环境空气的随机波动影响有作用。新版A法、新版B法及旧版A法的数据CV值相似，说明实验稳定性相似。新版A法与国际标准ISO11092—1993《Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance Under Steady-State Conditions》一致，而新版B法与旧版A法兼容。

织物； 热阻； 热板仪； GB/T 11048； ISO11092

保温隔热性能是纺织面料重要的热学属性，过去测量纺织面料保暖性能的方法主要是恒温热板法、热流计法和冷却速率法[1]，国内在过去相当长的时间内是依据GB/T 11048—1989《纺织品 保温性能试验方法》进行的。目前，GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》正逐步取代旧版标准，保暖性测量也逐渐统一到使用恒温热板仪的热阻测量上来。新版标准增加了对面料湿阻的测量，取消了旧版标准中的B法。

对纺织面料热阻测量的研究，国内外学者做了许多工作。郭禹[2]对纺织品保温性能检测中遇到的问题进行了分析研究，指出了进口KES保温仪及ASTM型热板仪与国产热板仪在测量结果的上的差异，探讨了减小检测差异提高准确性的途径；张森等[3]对目前应用较多的ASTM型热板仪，从原理结构上进行了分析，提出性能改进的措施；苏异钢、张哓东等[4-5]发现国内不同厂家的热板仪结构设计上存在较大差异，同时研制一种改进ASTM型热板仪；郁幼君等[6]使用YG606型热板仪对多种织物的热阻进行了测量，并研究了热阻与保温率的关系；徐军等[7]使用热板仪精确计算出面料的表面温度，结合热像仪测量了面料的红外发射率，拓展了热板仪的使用功能。

新版标准A法采用出汗热板仪，与国际标准ISO11092—1993《Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Wate-Vapour Resistance under Steady-State Conditions》是一致的，不仅可以测量热阻，也可测量湿阻。新版标准中A法面料上方不再是相对静止的空气层，而是流速为1 m/s的稳定气流层；新版标准中B法延续了旧版标准中A法静态空气层的实验条件，但测量热板的温度由原来的36 ℃更改为35 ℃。

本文针对新标准GB/T 11048—2008中A法(简称08A)和B法(简称08B)的热阻测量部分与旧版标准GB/T 11048—1989中A法(简称89A)进行实验比较，以使研究者和使用者对不同条件下实验结果的差异以及造成这种差异的原因有一个相对准确认识。

1 实验原理

表1示出新旧板标准在热阻测量中的主要差别。

根据08A、08B和89A标准，热板仪依据式(1)～(3)实现面料的热阻测量。但89A标准并没有给出功率修正项，热阻也由其倒数传热系数表示。

表1 新旧版GB/T 11048标准在热阻测量中的主要差别Tab.1 Main differences in thermal resistance measurement between new and old editions of GB/T 11048

式中:Rct为面料的热阻， ℃·m2/W；Rct0为空板时外空气层的热阻， ℃·m2/W；H为测量热板的加热功率，W；H0是空板时测量热板的加热功率，W；△Hc为功率修正值，W；A为平板仪测量热板面积，m2；Tm为测量热板表面温度， ℃；Ta为空气层温度， ℃。

2 实验设计

实验在温度为(20±0.5)℃、相对温度为(65±3)%的恒温恒湿室进行。

2.1 08A型热板仪

实验采用符合08A标准的美国MTNW公司的SGHP-10.5型出汗热板仪和宁波纺织仪器厂的606E型热板仪(无出汗功能)，这2种热板仪的基本结构都是由ASTM型热板仪加装吹风系统构成。ASTM型热板仪是根据ASTM D1518—85《Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance under Steady-State Condi-tions》设计的，主要特点是上热护板与测量热板同处一个平面，其单边宽度约为测量热板的二分之一，底热护板与测量热板及上热护板平行并保持一定距离；SGHP-10.5型热板仪的台面高度可以根据面料厚度微调，使空气层温度和风速传感器的位置严格与面料保持1.5 cm。606E热板仪的台面也可以升降调整，但测量热板上方仅有温度传感器而无风速传感器(风速靠使用手持风速传感器在实验前标定完成，设定后不能再进行调节)，该温度传感器为圆柱形，其底部与测量热板最高位置时的距离约为1.8 cm，与SGHP-10.5的点状温度传感器不同，它实际是测量高于面料上方1.5 cm(假设面料的厚度为3 mm)空气层一个纵向区域的平均温度，该温度并不是面料上方1.5 cm处的准确温度，这点与08A标准有一定差异。为了测量的可比性，将SGHP-10.5热板仪的台面位置固定于离传感器1.5 cm处，不再根据面料的实际厚度进行调节，做到与606E相对一致。图1为08A型热板仪。

图1 08A型热板仪Fig.1 08A type hotplate

2.2 08B型和89A型热板仪

为了进行08B和89A标准的相关实验，将606E型原来的吹风系统关闭并移除导流罩，同时加上1个89A标准的空气隔离罩，并将空气层温度传感器的位置上移至离测量热板高18cm处，使之完全符合08B和89A的标准规范。图2为08B型和89A型热板仪。

图2 08B型和89A型热板仪Fig.2 08B and 89A type hotplate

89A标准之所以采用空气隔离罩是基于当时实验室条件不具备恒温恒湿环境，易受环境的干扰。在恒温恒湿条件下，08B标准取消了隔离罩，并与有罩条件下的实验结果进行对比。表2为实验用面料及规格。

表2 实验用面料规格Tab.2 Experimental fabric structure

3 结果与分析

表3为采用不同标准的实验结果及相关结果的相对偏差比较, 数据为连续3次平衡后的结果。

分别对表3中08A(1)和08A(2)、 08A(1)和08B、08A(2)和08B、08B和89A、08B和08B(W)的数据进行配对样本t检验，检测它们的总体均值是否有显著性的差异。08A(1)、08A(2)、08B、89A与80B(W)的数据经K-S检验都服从正态分布，08A(1)和08A(2)、08A(1)和08B、08A(2)和08B、08B和89A、08B和08B(W)对应t统计量概率p值分别为0.001、0.000、0.001、0.823和0.754，以0.05的显著性水平估计，08A(1)和08A(2)、08A(1)和08B、08A(2)和08B的实验数据存在显著差异，而08B和89A、08B和08B(W)的实验数据不存在显著差异。

3.1 SGHP-10.5与606E的差异

08A(1)与08A(2)数据均值差异达31%，但2种热板仪都是经过校准的。根据08A(1)和08A(2)的数据及对应的空板值可以看出，08A(1)的面料含空气层的热阻均值(0.092 ℃·m2/W)大于08A(2)的数值(0.063 ℃·m2/W)，但由于08A(1)的空板值较08A(2)的数值大很多，致使08A(1)面料的热阻均值反而小于08A(2)的热阻均值，说明仪器系统的设计差异及校准方式差异对测量结果影响很大。

表3 实验结果与相对偏差Tab.3 Test results and relative deviations

注：08A(1)为美国MTNW公司的SGHP-10.5热板仪依据08A标准测量的数据；08A(2)为606E热板仪依据08A标准测量的数据；08B为606E热板仪依据08B标准取消导流罩而加装空气隔离罩所测量的数据； 08B(W)为606E热板仪依据08B标准，但取消空气隔离罩所测量的数据；89A为606E热板仪在有空气隔离罩的条件下依据89A标准测量的数据。

3.2 08A与08B的差异

图3示出08A(1)和08A(2)相对于08B的热阻下降率与面料厚度的关系。

图3 08A和08B面料热阻的下降率与面料厚度的关系Fig.3 Relationship between decline rates of fabric thermal resistance under 08A and 08B standards and theis thicknesses

从图3可看出，流动空气层相对于静态空气层对实验结果的影响很大，热阻值的下降幅度总体与面料厚度负相关，但厚度相似的几块面料其热阻下降幅度并不相同，说明还与面料所用的纤维材料及面料结构等因素相关，如纤维的导热率越大，面料的空隙率越大，则受表面气流的影响就越大。

3.3 08B与89A的差异

08B与89A实验条件只有1 ℃的差异，实验结果没有显著差异，说明在较小温度范围内热阻并不随温差的变化而变化，与实验前估计的一致。

3.4 08B与08B(W)的差异

08B与08B(W)的实验结果总体无显著差异，说明08B条件下有无空气隔离罩对实验结果影响不显著。但是08B(W)数据的CV值明显高于其他数据，说明空气隔离罩对防止周围空气扰动还是有一定作用的。

相关系数显示，不同的仪器之间数据的相关性稍低，而同一仪器即便标准不同数据的相关系数也较高。说明仪器内在因素对实验结果是有影响的。

4 结 论

1)在08A标准下，SGHP-10.5型与606E型热板仪之间的测量结果存在较大差异，主要是由于系统设计差异和校准差异造成的。

2)在08A标准1 m/s风速条件下所测面料热阻值较08B标准无风条件下测量的值总体呈下降趋势，并与面料的厚度负相关，也与面料的材料及组织结构因素相关。

3)08B标准和89A标准设置温度相差1 ℃，但对测量结果无显著影响，二者可以直接比较。所以08B与89A标准完全兼容。

4)恒温恒湿环境下，空气隔离罩对08B标准的实验结果无显著影响，但对防止周围空气扰动、减小实验随机误差是有作用的。

新版标准GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》中A法与国际标准ISO 11092—1993《Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Wate-Vapour Resistance under Steady-State Conditions》接轨，而其B法又与旧版标准GB/T 11048—1989《纺织品保温性能试验方法》中的A法相兼容。

FZXB

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Discrepancy between fabric thermal resistance measurements by new and old editions of GB/T 11048 standard

ZHAN Zhuo, CHEN Yisong

(Fashion·ArtDesignInstitute,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China)

A study was carried out to compare fabric thermal resistance testing method A and B of the new edition of GB/T 11048—2008 ′Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance Under Steady-State Conditions′ with method A of the old edition of GB/T 11048—1989 ′Textiles-testing method for warmth retention property′. Experimental results showed that in accordance with the new method A, the difference between the average values obtained from two different hot plates is up to 31%, and this may be attributed to the different design and calibration of the hot plates. The thermal resistance vale measured in accordance with new method A with air flow speed of 1 m/s is decreased significantly when compared with that in accordance with new method B with no wind, and the decline is negatively related to the thickness and also to the material and structure of fabrics. and the different temperature setting between the new method B of 35 ℃ and the old method A of 36 ℃ has no significant influence on test results, they can be compared directly; The airflow shield has no obvious effect on the overall results based on new method B, but has certain effect on the suppression of random fluctuation of ambient air disturbance. The data of CV values obtained by new method A and B and by old method A are similar, showing that these tests have similar stability. The new method A is consistent with ISO11092—1993′Textiles-Physiological Effects-Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance under Steady-State Conditions′, while the new method B is compatible with the old method A.

fabric; thermal resistance; hotplate; GB/T 11048； ISO11092

0253- 9721(2013)09- 0068- 05

2012-08-10

2013-05-09

詹卓(1989—)，男，硕士生。研究方向为服装舒适性。陈益松，通信作者，E-mail：cys@dhu.edu.cn。

TS 101.9

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