一款电加热羽绒服的加热性能评价

文/张清山 李玲

1 引言

当前，国内外研制的保暖防寒服种类繁多，从热源控制形式来分，主要有两种类型[1]： 一是被动保暖服，即热阻式，其主要通过增加服装材料的热阻以减少人体散热来达到防寒的目的，这也是比较传统且常见的形式；二是主动加热服，通过引入外加能源并将其转变为热能从而降低人体向外界环境散热，最终达到防寒的目的。由于人体自身的产热量是有限的，且传统防寒服具有随其服装厚度和层数的增加而限制人体活动自由度的缺陷，因此，研制能够主动提供热源的加热服具有重要意义。

电能加热服[2]是国内外研制最多且技术比较成熟的一种加热服，它是以电能为能源，将电能通过电热元件转化为热能的保暖服。电加热服一般由电源、发热元件、自动控温装置、安全保护装置[3]等构成，相互之间通过导线连接[4]。电能加热服由于其具有工艺简单、加工方便、发热效率高、温度可控等优点，因此近年来得到长足发展[5]。然而，由于目前仍没有合适的国家标准或者行业标准对此类产品的性能要求进行规范，导致企业无法对产品的安全性及加热功能性进行有效把控。本文尝试建立一种以发热效果为主要考核目标的产品标准，以企业提供的一款可充电加热羽绒服为样品进行了一系列加热功能性试验，首次使用红外热像仪、设置升温试验进行测试。希望本文的试验为后期关于电加热服装的标准制定提供一些数据参考或启发，使标准的制定更加科学规范、操作更加便捷统一。

2 试验

2.1 试样

普通棉服1件；同款式、同型号羽绒服各1件，其中1件具有可充电加热功能、1件不具有可充电加热功能。

2.2 试验仪器设备

Ti450型红外热像仪（美国福禄克Fluke公司）；ASTM-100B型保温性试验机（日本大荣科学技术精器制作所）。

2.3 升温试验

2.3.1 试验设置依据和原理

电加热服是以电能为能源，将电能通过电热元件转化为热能的保暖服装，在充电过程中提高服装表面温度。红外热像仪可将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，因此通过红外热像仪即可便捷快速地检测到电加热服装充电过程中的表面实时温度，最终表征电加热服装的加热升温效果。

2.3.2 试验步骤

恒温恒湿实验室环境下，使用红外热像仪测试试样大身里料后上背部位，见图1。

图1 红外热像仪测试界面

此处共4个加热元件，而门襟处也有加热元件，但由于受不方便采集的条件限制，因此该升温试验未采集门襟处部位数据。此款羽绒服做了只将门襟合上而未闭合拉链时却能保证能量不会过多散失的设计，同时考虑到由于测试时需要敞开门襟露出里料部位，为了减少人为操作耗时多导致热量散失过快，因此羽绒服充电加热时只将大衣门襟合上而未同时闭合拉链。对于连续多次的试验数据采集，采集完数据3s内必须合上门襟，规定试验时间到时3s内必须打开门襟并立即采集数据，重复以上过程，每组数据采集前均需要进行空白试验（0min即为空白试验）。

3 结果与讨论

3.1 温度测试

电加热服装加热性能与加热时间具有直接的关系，本文采用2.3升温试验，针对不同加热时间进行对比试验，具体数据见表1～表6。

3.2 分析

从表1～表6中试验数据结果可发现：

表1 第1种加热时间的对比试验数据结果

表2 第2种加热时间的对比试验数据结果

表3 第3种加热时间的对比试验数据结果

⑴ 由表2发现，起始温度为20℃左右时，连续加热5min后服装温度最大可以提高约15℃，服装温度达约37℃。

⑵ 由各表中最小温度处升温值可以发现，温度变化很小，表明该款加热羽绒服只能在加热元件部位处升温，无法整体导热。

⑶ 对比表2、表3、表4、表5中试验数据发现，加热羽绒服连接上充电宝后主要靠前期加热，随着加热时间的延长其升温曲线呈现抛物线，先上升后下降，持续连接充电宝时后期无法持续加热以维持恒温，只有通过断电、充电的重复过程来加热维持。

表4 第4种加热时间的对比试验数据结果

表5 第5种加热时间的对比试验数据结果

表6 第6种加热时间的对比试验数据结果

⑷ 对比表1、表2中试验数据发现，连续试验过程中，第1个采集的升温数值最高，后面采集的升温数值会出现持续下降的现象，这主要由于数据采集时需要打开门襟，而外界环境温度约20℃，导致能量散失，同时由于充电加热过程主要集中在前期，导致后期的采集升温数值会不断下降，最终趋于稳定。

⑸ 对比表2、表6中试验数据发现，同等充电条件下，起始温度不同，最大温度处升温值也不同，分别为15.3℃和10.4℃，对应的服装温度分别为37.2℃和39.8℃，表明充电过程与起始温度具有一定的关系，但提升的温度值并不会等比例增加。

3.3 保温率测试

采用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》[6]标准进行测试，数据结果见表7。

表7 试样保温性能试验数据结果

从表7中试验数据结果发现：可充电加热羽绒服的克罗值和保温率数值均为最高，表明其保温性能最好，但是对比可充电加热羽绒服和不可充电加热羽绒服的克罗值和保温率数值，发现两者的数值差异并不大，说明此款可充电加热羽绒服的加热性能一般，无法大幅度提高该款羽绒服的保温性能。

4 结论

4.1 该款可充电加热羽绒服在起始温度为20℃左右时，连续加热5min后服装温度最大可以提高约15℃，服装温度达约37℃，但是只能在加热元件部位处升温，无法整体导热。

4.2 加热羽绒服连接上充电宝后主要靠前期加热，随着加热时间的延长其升温曲线呈现抛物线，先上升后下降，持续连接充电宝时后期无法持续加热以维持恒温，只有通过断电、充电的重复过程来加热维持。

4.3 同等充电条件下，充电过程与起始温度具有一定的关系，但提升的温度值并不会等比例增加。

4.4 对比不可充电加热羽绒服，该款可充电加热羽绒服可以提高其保温性能，但是提高的幅度较小。