浅谈服装热湿舒适性及评价方法

王涛++吴浩宁

摘要：本文综述了服装的热湿舒适性能的三个要素：热传递性能、湿传递性能、透气性能。对服装热湿舒适性的评价标准和测试方法进行了阐述，从气候参数评价法、生理学评价法、心理学评价法三个方面进行了讨论。

关键词：热舒适；透气性；织物

1 引言

随着时代的发展，人们对服装的要求也在逐渐变化。最初人们穿着服装无非为了避寒，而后为了装饰美，过去主要讲究结实、耐穿，随人们生活水平的提高，人们既要求服装款式新颖、穿着美观、大方得体，同时又要求服装穿着舒适，全面考虑服装功能。服装的历史虽然久远，但对服装舒适性的系统研究才仅有几十年的历史，在这几十年中，国内外纺织服装领域的工作者做了大量的研究工作，初步形成了服装舒适性的某些基本定义、评判方法、仪器和指标。

服装是织物的制成品，它在人体—服装—环境系统中起着重要的调节作用。服装舒适性是人们对服装舒适效果的综合评价，这一概念涉及面很广。着装后，人们是否感到舒适不仅与衣料和服装的物理性能和特征有关，还与人们的活动方式、环境条件以及人们的生理、心理因素有关。服装舒适性包括三个方面：热湿舒适性、接触舒适性和视觉舒适性，其中热湿舒适性是服装最重要的舒适性指标。l941年，A.P.Gagge等人提出了与人的生理参数、心理感觉和环境条件相联系的服装隔热保暖指标——克罗（clo）值[1]。1962年，A.H.Woodcock提出了服装的透湿指标Im，这两大指标为服装舒适性的评判研究工作奠定了基础。

从20世纪70年代后期开始，对服装（织物）的舒适性研究主要集中在对热湿舒适性方面，如何科学地定性、定量地对服装（纺织品）的热湿舒适性做出合理的评判是目前研究的主要课题。人体是一个有机体，不断进行着新陈代谢，人体皮肤不断向环境散发热量和湿气来维持皮肤表面温度的恒定。人体的舒适感觉取决于人体本身产生的热量水分和周围环境散失热量水分等之间能量交换的平衡，研究表明舒适的衣内气候范围是：温度（32±l）℃，相对湿度（50±10）% [2]，日常生活中，人们所期待的服装热湿舒适性是指服装能够适应自然环境和人体的活动状态转移热和水分，使衣内气候保持在舒适的范围内。

由此可见，为了研究织物的热湿舒适性就需要研究测量其透通性，可通过测量织物的保暖性、透水性、吸湿性、透气性等，间接反映服装在穿着时的舒适性，这是热湿舒适性的研究起点，近几十年来，科学工作者在舒适性机理、测试仪器、试验方法、生理因素、环境条件、纺织品的性能和结构与其舒适性的关系方面做了大量的研究工作，取得了一系列的研究成果，使人们对于舒适性的认识越来越深入。

2 织物热湿舒适性的三个要素

织物热湿舒适性机理是人、织物、环境之间的生物热力学的综合平衡，它是气温、湿度、辐射温度、风速、人体活动水平、织物的热传递性能、湿传递性能、透气性能等多种因素的综合协调，其中织物的热、湿、透气性能是影响服装穿着舒适性的基本因素。

2.1 热传递性能

通常情况下，在环境温度低于人体表面温度时，由温度梯度直接引起的湿热流将经由衣着用织物的里面向外面流动。一般材料的导热性用导热系数来表示，单位是kJ/m·h·℃（或w/m·℃），导热系数越大，则该材料的导热性越高，而其隔热性或保暖性越低，各种纺织材料的导热系数如表l。

作为纤维集合体的织物，存在着由许多微小空隙集聚而成的气孔，这种气孔的总容积约为织物的60%～80%，即空气占据着织物的最大体积。由表1可知静止空气的导热性比任何纺织纤维都小得多。因此，对织物的热传递性能来说，织物的结构要比纤维材料更重要。织物中的空气含有量称为含气量。通常织物所用纱线线密度越大，纱与纱之间的气孔容积越大，其织物含气量也越大；织物密度小的则气孔大，其含气量也就越大；交织点越多的织物组织其含气量越大。如平纹组织的含气量要比斜纹、缎纹组织的含气量大，衣着用纤维大多具有一定的亲水性与空气中的水分或人体的汗液接触后。能较快地吸湿、散湿，并由此进行吸热和散热。因此，织物的热传递过程是一个十分复杂的过程，它包括通过纤维和织物中的空气、水分传导热量及通过纤维或纱线之间的空隙对流和辐射热量。

2.2 湿传递性能

在较冷环境中，人体通过辐射、对流和汗液蒸发来保持体内外热平衡。而在热环境中，当外界气温高于体表温度时辐射和对流散热无法进行。此时人体唯一的散热途径就是蒸发汗液散热，因此织物的湿传递性能是在热环境中维持人体热平衡的决定性因素。水分通过织物时的相态有气相和液相两种，织物透湿有两种途径：一是液态水由织物的毛细作用而传递，这种传递也称芯吸传递[3]，即由于织物的纱线及纤维结构中存在毛细管，液相水分（人体分泌出的汗水或自然水）可通过毛细管作用从织物的一面传递到另一面，从而也使热量传到织物的另一面。二是由于汗液在皮肤表面蒸发，当接近皮肤一侧的材料与皮肤之间空气层中水蒸气分压大于周围环境中水蒸气分压时，气相水分主要通过织物内纱线间、纤维间的空隙从分压高的一边向分压低的一面扩散，其扩散遵循菲克定律，即：

织物的这种透湿汽性决定于织物结构及其多孔性和厚度，这种传递方式是汗液蒸发扩散的主要方式[4]。其次，蒸汽在织物上凝结成水后再蒸发到外界空气中去，对于穿着织物还要求吸水（吸汗）性好，而且干燥性要好，即具有吸湿快干性。

2.3 透气性能

织物穿着舒适性的研究是与织物的透气性能分不开的。织物的透气量可由欧拉及伯努利定律导出其基本方程式：

气体通过织物有交织孔隙和纤维间缝隙两条途径。一般交织孔隙为主要途径，服用织物的透气性直接影响其穿着时的舒适性，可透气的织物一般可透过水汽以及液相水，它直接影响人体汗气和汗液的向外传递，如果织物的透气性过小，会因人体热、湿不易排出而使人感到闷热不适。影响织物透气性的因素较多，研究表明，影响织物透气性的主要因素有纤维几何特性、纱线特数、纱线捻度、织物密度、组织和厚度等[5]，衣着用织物在穿着中的透气性还受外界大气因素的影响，一般气温升高，透气性下降，风速增加，则透气性增大。

3 服装热湿舒适性评价方法

3.1 气候参数评价法

原田隆司等人提出了服装小气候概念。在原田的理论基础上，许多学者把服装微气候作为研究热湿舒适性的基础，通过测量织物与模拟皮肤间气候区温度、湿度的变化来反映织物对人体舒适感的影响，并提出了一系列评价指标，如Vmbach和原田等提出了多项指标，但由于这些指标过于繁杂且缺乏足够的稳定性而难以得到实际应用。另一类是通过模拟皮肤热损失来反映人体的舒适感[6]。谌玉红等通过测量微气候的水汽分压、温度和热流曲线提出了传湿面积、水蒸气分压上升和温度的最大增量等6项舒适性指标；李栋高等以皮肤温度、生理饱和压差、无感发汗量及热阻值为测定服装内小气候状态的参数，以形成热湿舒适性特征的描述和表征方法，描述在非显汗状态下服装的热湿舒适性。

3.2 生理学评价法

服装生理学评价是指通过人体在特定的活动水平和环境下，以穿着不同种类服装时生理参数的变化来评价服装舒适性，通过测定人体体温（皮肤温度和直肠温度）、氧气消耗量、出汗量等生理指标来定量测试服装对人的舒适程度的一种客观方法。它作为服装工效学研究的主要手段之一，多年来一直受到国内外服装科学界的高度重视和关注。服装生理学指标主要有：体核温度（一般使用直肠温度作为体核温度）、平均皮肤温度、平均体温、代谢产热量、热平衡差、热损失、出汗量、心率和血压等。Umbach提出了皮肤模型、暖体假人、微气候室穿着试验、有限穿着试验和市场试验5个层次服装生理评价系统[7]；中国航天医学研究所提出了人体舒适状态下有关生理指标的大致范围，其中代谢产热量为81J～104J，不显汗蒸发水分量45g/h～65g/h，直肠温度37℃，平均皮肤温度33℃。但部分学者认为生理学方法的可重复性差，不太适合服装舒适性研究。

3.3 心理学评价法

心理学评价方法是一种主观感觉评分法，它是对客观评价方法的补充及检验，但舒适感觉指标（如闷热感、黏体感等）的确立和标尺的划分标准各异，标尺有Houghon的三点标尺、Goldmans的五点标尺、Becfort的七点标尺、Ashare的七点标尺和Mcginnis的十三点标尺.综合受试者的评分结果后，可得到各种服装舒适感觉指标的主观感觉评分值，然后再用适当的数学方法进行处理，即可评出各种服装综合舒适感觉指标的优劣性[8]。Sweeny和Branson使用心理物理学方法研究服装中湿感的评价。Y.Li等设计了一个多重态度标尺和穿着试验方案来研究人体对运动服的生理反应、感官知觉和偏爱程度。在心理学评价模型方面，丹麦的Fanger采用PMV和PPD指标建立了Fanger热舒适方程并绘制了舒适图[9]。PMV是指由于热负荷引起热应力和环境湿度的变化以及服装和水汽通透压力的变化所引起的热应变，是由Gagge于1986年提出的。该方法的优点是能通过主观感受反映客观的物理刺激强度，是主客观相结合的一种方法，缺点是因人而异，并受人们经验的影响，不能进行定量分析，只能定性比较。

4 小结

综上所述，服装热舒适性的评价方法分为主观评价法和客观评价法，客观评价方法是利用各种指标定量测试来反映这一概念，而舒适性是人体的主观感觉，因此客观数据必须与主观评价法结合才可以准确反映服装的舒适性。

参考文献：

[1] 汪学骞，宋远丁.纺织品湿热舒适性影响因素的研讨[J].安徽机电学院学报，2000， 15（4）：1-4.

[2] 刘君妹，贾立霞，王联军.服装（织物）热湿舒适性主客观评判的探讨[J].天津纺织科技，2005，（3）：43-46.

[3] J.Barton.提高舒适性的吸湿整理[J].国外纺织技术，2002，217：26-28.

[4] 沈艳琴，万明.织物的热湿舒适性探讨[J].广西纺织科技，2001，30（3）：47-49.

[5] 傅吉全，陈天文，李秀艳.织物热湿传递性能及服装热湿舒适性评价的研究进展[J].北京服装学院学报，2005，25（2）：66-72.

[6] 周强.织物湿舒适性的测试方法和综合评价[J].针织工业，2006，（4）：59-60.

[7] 李红霞.针织物热湿舒适性能的测试方法和综合评判[J].天津纺织工学院学报，2000，19（2）：37-40.

[8] 黄建华.织物透湿性测试新方法[J].纺织学报，2007，28（l0）：31-33，37.

[9] 李创，张元明.纺织品动态热湿舒适性研究[J].上海纺织科技，2001，29（4）：55-58.

（作者单位：广州纤维产品检测研究院）