衣内微气候理论在服装设计中的应用分析

柴 蕾

（武警工程大学 装备管理与保障学院，陕西 西安 710086）

0 引言

服装是以人体为基础进行造型设计的人的“第二层皮肤”[1]，服装设计作为一种美化与展示体现个人的特征和气质的方式和手段，除满足遮体功能以外，还需要具有适当的功能来满足人体的运动机能及保护身体易受伤害部位。随着社会经济的发展及人们对美好生活的热切向往，人们对于服装产品的功能性、生态化及舒适性能更加重视，这就要求技术人员和设计师从人体角度出发，充分考虑人体的生理特点及对服装的需求，努力将科技性与美观性相结合，使服装能够更加适应人体的各种需要。

1 服装设计的要素

服装设计过程就是通过运用某种思维方法或形式，以及人体工程学、美学原理及一系列程序，将每个设计师的艺术设计构思以设计图或者款式图等多种方式加以体现，并运用适应的色彩、材质，通过裁剪、缝制、整理等工艺实物化的过程。服装设计的三大要素包括款式、材料及色彩，三者相辅相成，使设计师的构思通过成衣完美地呈现。

1.1 服装款式

服装款式是指改变服装的外轮廓及结构，利用服装造型中拼接、分割、褶皱、装饰的变化，使服装具有时代特征，创造出优美适体的服装。服装造型离不开人的体型，不同围度、比例的造型，可以呈现不同的视觉效果，使服装呈现千姿百态。款式塑造设计与服装材料的质地、弹性、悬垂度等性能密切相关。

1.2 服装面料

有了主体的骨架造型，就需要通过适当的面料来进行实物实现。能否选择适合的服装材料并能够充分体现材料的功能和美感，是一个优秀服装设计师的评价标准。了解服装的设计定位、使用对象、使用场合及设计目的要求后，选择适当的面料和辅料进行设计。柔软弹性好的面料可以体现人体优美的曲线，使服装随人体运动自如；挺括的面料可以很好地塑造人体的轮廓线，凸显服装款式造型的精准度。

1.3 服装色彩

服装的色彩设计需要进行综合考虑，要与服装的设计主体、风格、社会心理及审美等因素相统一。例如红色、橙色比较引人注目，具有穿透性，且橙色能够被红绿色盲患者所识别，给人以醒目和警示作用，被广泛应用在环卫工人及危险作业的工作服中，保护穿着者的人身安全。

2 衣内微气候理论

2.1 衣内微气候

衣内微气候是一种泛指为了适应各种气候及外部环境的变化，人体在穿着不同的服装时，所体现出的人体与服装、服装与服装间形成的与外部环境不同的特殊衣下空间气候，是人体最外层的衣物与人体表皮间衣内空间空气层中的温度、湿率、气流及其卫生性能等的统称。

衣内微气候理论认为，在服装—人体—环境这一系统中，不论外界环境与人体运动状态如何，只要衣内微气候在舒适的参数范围内，人体就不会有任何的不适感。研究者实验显示，在气候季节为冬季，湿度为60%和无风的环境下，人体穿着汗衫、衬衫、毛衣、呢外套时衣内可以形成不同的气候。

2.2 衣内微气候与服装舒适性的关系

衣内微气候能够动态地反映人体穿着服装后的感觉，为评价服装舒适性提供了全面可行的方法。目前，国内外研究衣内微气候主要包括研究气候环境对衣内微气候环境舒适度的影响；研究人体在不同运动状态下，服装内部温湿度等的变化规律；研究服装结构、放松量、材料等对衣内微气候环境舒适度的影响。根据大量文献有关穿着实验的研究成果得出，人体着装后所产生的湿冷和温暖的感受与服装的衣内微气候密切相关，衣内微气候环境决定了服装的热湿舒适性，受穿着环境、人体活动量、人体新陈代谢等变化而影响。

生活中，人们都希望服装—人体—环境三者处于一个平衡的状态，这样服装能够更好地适应人体活动及环境的改变，使人穿着服装后感觉舒适。研究表明，衣内温度在31～33℃，湿度在40%～60% 时，人体达到最佳舒适状态。当温度过髙，相对湿度过低时会感到闷热烦躁；当温度过低、湿度过高时会感到潮湿寒冷。

2.3 衣内微气候的调节功能

人体通过辐射、对流、蒸发、传导这4 种交换途径进行热、湿能量交换，保持热量动态平衡，维持体温在37℃左右。人体穿着服装后，服装与人体皮肤、服装与服装间形成的与外部环境不同的衣内微气候，使体表温度发生改变，从而缓和与外部环境的区别，使人感到既不冷又不热，达到调节功能。

在寒冷的冬季，人们通过不同材质服装的选择及不同层数服装的穿着，形成适宜的衣内微气候，防止过度散热，保持身体温暖。众多研究表明，不同材质的服装对人体产生的隔热值不同，不同服装层数产生的隔热值也不同，受与人体表皮形成的特殊空气层的厚度及状态影响。随着衣内形成的空气层厚度的增加，热阻值增加，当增加到一定值时，受空气对流换热的影响，服装的隔热值降低。

3 衣内微气候的影响因素

人体是一个复杂而开放的系统，因此影响衣内微气候的因素很多，比如人体与外界环境存在着各种复杂的关系，自身也不停地进行着新陈代谢活动。所以，为了保证人体能够开展正常的生理行为活动，服装—人体—环境这个系统必须处于相对稳定的平衡。

3.1 服装因素

舒适的服装应具备良好的衣内微气候调节能力，保护人体不受外界伤害，便于人体进行不同的活动，保持人体皮肤的清洁卫生等功能。其中，服装的保暖性和透湿性对人体的影响最大，是服装舒适性的基础。不适体的服装会影响人体的运动甚至引发疾病，造成人体生理机能障碍。长期穿着类似束腰的紧身服装，会造成人体器官的位置发生变化，导致身体变形、呼吸受阻或消化不良。下面主要从服装的材料、结构及合体程度分析对衣内微气候的影响。

3.1.1 服装材料

通过穿脱、叠加服装使服装与人体形成合适的衣内微气候，这种服装的调节作用主要通过服装材料的各种功能来实现保暖、换气、透湿。不同材料的服装，由于纺织纤维的组织、厚度、透气性、吸湿性、防水性和热阻值等的不同，使得人体穿着服装后呈现了不同的衣内空气层厚度。衣内的空气层厚度影响着服装的保暖性，试验证明，衣内的空气层在5～15mm 时，服装的散热值最小。同时，同一种纺织纤维在织造过程中密度、纱线结构、加工方式、后整理方式的不同，所形成的织物的衣内微气候也不同。一般穿着服装时，服装内有20～30L 的空气，平均换气400～500L/h，有时多达1000L/h[2]，这就需要服装的材料具有良好的换气、透湿功能。透湿透气性能差的材料，使人感到闷热烦躁，应根据穿着者的要求结合季节特点，选择合适的服装材料，使服装形成适合的衣内微气候温度，从而让着装人体感到舒适。

3.1.2 服装结构

服装结构对衣内微气候的影响是显而易见的，服装款式的长短、育克和褶裥的设计、开口部位的大小与多少、服装的叠加层数、整体搭配等，都对服装的散热和透湿功能产生一定程度的影响，从而调节着服装的衣内微气候，使人体能够通过穿着服装适应不同环境气候的改变。夏季的服装要求服装要有足够的散热功能，这就要求在服装设计时服装的覆盖面积要小些，来调节人体散热。

例如同一服装采用插肩袖、绱袖两种不同的袖型版型设计，袖隆深、袖肥的大小不同，人的舒适感受也不同。而冬季的服装，在结构设计时要更多地考虑保暖，覆盖面积要大些，叠加的层次也要多一些。袖口、下摆处进行收紧处理，在保证热湿平衡的前提下，减少开口部位个数，同时可在服装上搭配披肩、手套、头巾和帽子等服装配饰，既可美观，又增加了保暖。

3.1.3 服装的合体程度

服装领围、胸围、腰围等放松量的变化要根据服装的分类、人体的体型差异来调整，以其功能与造型的不同而进行划分。肥大宽松的服装，其产生的衣内空气层厚；而合体紧身的服装，其产生的衣内空气层薄。宽松量的大小对服装的衣内温度影响显著，服装的热阻与宽松量呈一定的正相关性：宽松量小时，衣内温度较高；合体的衣服，衣内温度适中。同一款式的服装，通过调整各围度的放松量，在穿着服装进行人体着装实验时，服装对人的束缚感、肥度感不同，产生的隔热值不同。放松量太大，衣内空气层厚，则会产生空气对流，降低了服装的隔热值；放松量减小，衣内静止的空气含量降低，服装的隔热值也有所下降。

3.2 人体因素

骨骼、肌肉和人的皮肤共同地构成了整个人体的基本形体结构特征，人体的全身大约有220 多块骨骼，它直接决定了整个人体的基本结构和形态。由于生理上的原因，男女老少的各种骨骼、肌肉及其表层组织都存在着很大的差异，而且由于人们在不同的冷热环境中成长生活，因此对舒适温度变化的敏感性、要求也有所差异。

影响衣内微气候的各种人体因素主要包括个体及社会环境因素，如人的心理、生活方式、性别和年龄等。人体不同的部位对于冷热变化的敏感性和适应范围也不一样，其中腹部大于背部；大腿、大臂、腰部大于小腿、小臂、胸部、足部、手背，故要根据这些因素来综合设计服装。实验数据显示，由于女性的脂肪含量高于男性，且基础代谢低，所以女性的衣内微气候舒适温度比男性的高约0.55℃。

3.3 环境因素

热气候环境下，服装一方面能够有效地阻止或降低外界的气候环境中的热辐射、热传导物质对人体的直接影响；另一方面则可以有效地发挥纺织纤维的吸湿、速干性能。结构上的透湿、散风性能，加快了人的新陈代谢速度，从而保证了人的身体温度大致恒定而得到防护[3]。

当人体的产热量大于散热量时，下丘脑的体温调控功能就会失效，使得人们呼吸、心跳不断地加快，表皮的水分和血流量也随之增多，身体内的各种水分、盐分大量消耗丧失，引发人体头痛，全身倦怠等症状。而人体对于冷气候的适应能力，则大大低于对热气候的适应能力，当温度较低时，会直接导致中枢神经的兴奋性和传导功能减弱，出现反应迟钝现象[4]。冷气候环境对于人体的影响，不仅仅主要取决于空气的温度，还受空气的湿度、风速影响，在冷气候环境的作用下，人体四肢的灵活度受到影响。空气中湿度的提升，使得服装的御寒效果大大降低，会直接引发一系列的人体肌肉疼痛、风湿病等疾患。

3.4 其他因素

人体在静止和运动时产生的热量不同，静止时，产生的热量低，衣内的温度也较低；人体在进行大量运动时，人的代谢产热量增大。这时为了能够达到热湿平衡，就需要提高蒸发散热的能量，使人体处于舒适的状态。运动服装具有很好的透湿能力，使人体产生的汗液迅速转移到服装的外表面。当产热超过蒸发散热的能量时，人体的体温则会升高，从而影响衣内微气候温、湿度。

4 衣内微气候的评价方法

衣内微气候环境舒适度的研究属于热湿舒适性研究范畴，评价的方法包括直接测量法和间接测量法两种。

直接测量法包括：其一，通过温、湿度传感器来测量服装衣内微气候区的温度、湿度，通过红外热像仪测试人体各部位的皮肤温度等指标来进行评价[4]；其二，通过实验测试者穿着服装，在人体气候室模拟环境下，采用便携式衣内微气候测试系统测试衣内的温度和相对湿度，同时还可以测量心率等人体生理参数；其三，采用远红外设备直接测量入体的皮肤温度；其四，通过测试人员穿着实验用服装，按照设计方案进行静止、运动、添加衣物等行为，由测试者给出他们的主观性评价。

间接测量方法包括：其一，利用仪器设备测量服装的各项指标，如利用平板保暖仪、织物透气量仪、透水汽皿等对服装材料的保暖性、透气性、透水汽性进行测试；其二，采用人体假人并通过加热、出汗等方式，模拟人体不同状态测试服装的各项评价指标，得出实验数据，进行数据分析，检测指标包括服装的热阻、湿阻、导热系数、透湿性、透气性、透水汽性、材料的厚度等。由于人体假人可以多次进行此类测试，避免了一系列人体的生理因素可能造成的干扰。

5 结语

在一些极端的气候环境中，服装通过其衣内微气候的调节作用，成为保护人体的重要组成部分，特别是处在特殊岗位的人群，制服、防护服、特种服装成为保障他们人身安全的必需品。具有舒适性能的服装在为他们提供强有力保护的同时，还提高了他们的工作效率。未来，随着高新技术的发展，将逐步建立衣内微气候的参数数据模型来优化设计，服装设计师将以服装—人体—环境这个系统的相互作用为思考，将衣内微气候理论更加合理地运用在服装的款式、材料、色彩设计上，并不断地引入人工智能概念，使服装向舒适化、智能化方向发展，使穿着者获得更好的着装体验。