纺织品热湿舒适性能测试方法探究

刘丽娜 颛泓

（上海）测试技术服务有限公司 上海 201108

随着社会经济水平的提高，居民生活质量越来越高，此时人们不再满足于一般纺织材料性能，或是新颖款式，更为注重其在满足生理需求的基础上，具备更为优质的舒适性能。由于受外界温度或人体剧烈运动的影响，包裹在人体表层的服装会被汗液湿润。现阶段，随着功能性纺织品研发工作越发深入，促使人在这一状态下面料热湿舒适性能得到了行业研究人员的关注。此时确保人体产热与散热维持平衡，是保障生命延续的基本条件。其中，前者是由人体生理变化引起的，而后者会由蒸发、辐射及传导、对流四种途径进行，且会受周边环境、服装面料等因素的影响。特别是在服装湿润后，不管是服装热阻还是人体的产热与散热都会失衡。因此，下面对纺织品热湿舒适性能测试方法进行分析。

1 研究纺织品的热湿舒适性能的必要性

从本质上讲，织物热湿舒适性是指织物在人体与环境的热湿传递间维持和调节人体体温稳定，微环境湿度适宜的性能。现阶段，决定热湿舒适性感觉的主要因素分为三点：其一，人体、织物及环境构成的微气候；其二，边界条件；其三，其他因素。通常情况下，热湿舒适感的环境条件是指人体在衣服内温度为32±1℃，相对湿度为50%±10%，气流速度为25±15cm/s的范围内。近几年，随着服装业加大了对纺织品热湿舒适性能的研究力度，促使社会各界逐渐认识到热湿舒适性的重要性。现阶段，国内国外都转变了传统工作理念，并提出了大量与之有关的研究课题，以期从中得到更为有效的设计及测试方法[1]。下面主要以人体与环境的热平衡为依据，着重研究穿衣期间的热湿传递作用，并从热阻、湿阻等指标入手，分析如何运用织物微气候仪进行相关测试，而后根据对比实验分析，热湿舒适性指标与主观热湿舒适感的关系，最终得到准确且完善的研究结果。

2 如何运用织物微气候仪测试热湿舒适性能

在测试纺织品热湿舒适性能时，运用织物微气候仪进行工作，可以真实模拟人体显汗状态。此时热量和汗气会从温度为33℃的表皮散逸，经过织物内部空间层、织物及外空间层，并与环境进行能量和质量交替。在这一背景下，运用温度梯度和湿度梯度法则能分别检测出不同纺织品的交替状态，进而展现出其对能量和质量流的阻力。一般来讲，织物微气候仪可以测试出以下几点参数：其一，织物微气候区的内外空间层的温度场；其二，微气候区内外的湿度场；其三，织物热阻；其四，织物湿阻；其五，织物当量热阻。

图1 仪器主机

这一设备仪器是由三部分构成的：其一，人体热湿状态的模拟和测量；其二，微气候区及织物附近空间的温湿度分布的模拟与测量；其三，环境气候条件的模拟与控制。结合上图分析，通过在外水槽3中放置内水杯1，内水杯中的水温将会模拟人体皮肤温度，通常为33℃，而外水槽温度要同步跟踪内水杯，确保内外水温相同，以此控制热量在内水杯中消散。同时，保障加热器2的供电功率与从敞口面积中传递出的、经过织物的总热流速率一致，并在位置5安装具有不同透湿能力的模拟皮肤，这样不仅能真实模拟人体出汗情况，而且可以与内水杯相连。将测高出水杯浸在外水槽中，并放入浮子，与高灵敏度差动变压器式位移传感器相连，根据测量液面的下降数量，就可以明确内水杯的水分蒸发量。换句话说就可以知道纺织品的湿流量。同时，运用步进电机控制补水活塞，并在内水杯添加与外水槽同温度的水，以此保障其液面稳定。这一过程就是人体热湿状态与测量热湿流量的首要内容[2]。

因为内外水温相同，在内水杯的外面要安装保护环，确保内水杯上面的热湿流线保持在垂直向上，以此构成一维单向传热传湿。在这一维流场中，运用不同厚度的试样装夹具11来安装试样10，测头调节座6引出的10对温湿度传感器8，9可以测量微气候区12与试样周边的温度与湿度。这项工作属于微气候区及织物附近空间的温湿度分布的模拟与测量。

3 结果分析

通过选择八种不同类型的织物规格，进行热湿舒适性能进行测试，可以发现空气层的温度场、湿度场基本为线性分布，织物外空气层的温度场、湿度场为对数曲线分布形态。这也证明微气候区内的传热传湿是分子热传导与分子扩散，而外空气层的传热传湿则具有对流。同时，为了更好明确热舒适性与物理指标间的关系，在实践研究中还运用所选八种织物定做了八套服装。在实验过程中，上下服装都是贴身穿着，且室内温度为32℃±1℃，相对湿度为60%到70%之间。通过让参与者真实感受试穿时的热感、出汗情况及凉感等，并对测试人员进行编号，促使他们在自我对比中综合评估每种材质服装的热湿舒适性。而实验最终要对所有参与者的热湿舒适次序实施加权平均，以此得到具有综合性的热湿舒适分数。随着分数的降低，相应的热湿舒适性会越来越高，反之将会过差。以麻和涤纶为例，前者舒适分数为1．50，而后者的舒适分数为7．25，由此可知麻的热舒适性要高于涤纶[3]。

除此之外，研究热舒适物理指标与舒适分数的关系可知：其一，热阻、湿阻及当量热阻会与热舒适分数展现出密切的线性关系；其二，当量热阻与热舒适分数的相关性非常紧密，因此前者充分展现了纺织品对显热流及潜热流的总阻力，且与人体热平衡有直接关联；其三，在实验背景下，热阻与舒适分数要比湿阻与舒适分数的关联性更强。原因在于皮肤表层与室内具有较高的温度梯度，且潜热流过低，所以人体的热舒适性与热阻的关联非常强。若是在高温，且表皮温度与室温差值较低的情况下，人体热量散逸会以潜热为重点，人主观热舒适感与湿阻的关联性将会加深。

4 结语

综上所述，为了满足纺织服装业革新发展需求，有关纺织品热湿舒适性能测试工作，必须要整合以往发展经验，科学利用现代化技术理念，提出全新的测试方法。只有这样才能获取更为精准的数据信息，并为相关研究提供有效依据。