服裝濕阻測(cè)試方法出汗暖體假人法-編制說(shuō)明

制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《服裝濕阻測(cè)試方法 出汗暖體假人法》編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況（一）任務(wù)來(lái)源根據(jù)國(guó)標(biāo)委發(fā)[2018]68號(hào)文《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委關(guān)于下達(dá)<紡織品短鏈氯化石蠟的測(cè)定>等182項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《服裝濕阻測(cè)試方法出汗暖體假人法》進(jìn)行制定，項(xiàng)目編號(hào)2016-0905T-FZ。（二）制訂標(biāo)準(zhǔn)的意義服裝熱濕舒適性在職業(yè)安全、野外探險(xiǎn)、工業(yè)化生產(chǎn)、運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療、健康等各行各業(yè)的服裝中具有廣泛的應(yīng)用， 是反映服裝性能的重要參數(shù)。 服裝濕阻是反映服裝熱濕舒適性的重要指標(biāo)之一， 主要表征服裝蒸發(fā)散熱的能力。 服裝的濕阻可用于確定人體在不同環(huán)境條件下的舒適性、 熱應(yīng)激和冷應(yīng)激。在國(guó)內(nèi)外的很多職業(yè)服裝、戶外服裝、運(yùn)動(dòng)服裝和特種服裝相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中均提及透濕指數(shù)或濕阻指標(biāo)。鑒于服裝濕阻的重要性，為了與國(guó)際接軌，國(guó)內(nèi)建立了織物濕阻的測(cè)試方法。然而，一套服裝的濕阻取決于服裝的款式和各部分所用的材料、 服裝對(duì)人體的覆蓋率、服裝的層數(shù)、合體性、散熱表面積等因素。同時(shí)，環(huán)境、人體運(yùn)動(dòng)等因素都會(huì)對(duì)其測(cè)量結(jié)果造成影響。 在不同的人體部位，服裝的濕阻也不同。而織物的濕阻測(cè)量并不考慮這些因素，它不能代表服裝的局部濕阻與總濕阻。服裝的濕阻可以在受試人體上進(jìn)行直接測(cè)量，這種方法給出的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，但要求精密儀器設(shè)備、耗時(shí)長(zhǎng)并且因人而異。出汗暖體假人不僅可以模擬人體與環(huán)境之間的熱濕傳遞，而且測(cè)量結(jié)果客觀準(zhǔn)確、可重復(fù)。建立一套運(yùn)用出汗暖體假人測(cè)量服裝濕阻的標(biāo)準(zhǔn)方法，在評(píng)價(jià)服裝熱濕舒適性能、功能與防護(hù)服裝設(shè)計(jì)、熱生理學(xué)模型建立等方面具有重要意義。服裝濕阻的測(cè)試方法能用來(lái)量化和比較不同服裝系統(tǒng)的濕阻。服裝濕阻的測(cè)量過(guò)程復(fù)雜且依賴于所使用的儀器和技術(shù)。在濕阻測(cè)試方法中，建立足以涵蓋所有意外情況的詳細(xì)資料是不實(shí)際的，但建立標(biāo)準(zhǔn)化的方法可以減少測(cè)試誤差。（三）起草單位該計(jì)劃項(xiàng)目由全國(guó)服裝標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。標(biāo)準(zhǔn)起草小組由蘇州大學(xué)、上海紡織集團(tuán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有限公司等相關(guān)企業(yè)組成。（四）主要工作過(guò)程2014年7月-2014年12月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組收集并分析了國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，并在服裝生產(chǎn)企業(yè)對(duì)服裝的透濕性能和測(cè)試要求進(jìn)行調(diào)研，確立了服裝濕阻測(cè)試的測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)建立的必要性，為標(biāo)準(zhǔn)制定工作打下了基礎(chǔ)。2015年1-12月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組研究了國(guó)外服裝產(chǎn)品濕阻的測(cè)量方法，對(duì)服裝濕阻的測(cè)量方法相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，建立了穩(wěn)定的服裝濕阻測(cè)評(píng)方法，并與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校對(duì)比較，建立了相關(guān)關(guān)系。2016年1-12月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組對(duì)比國(guó)外服裝產(chǎn)品濕阻計(jì)算方法，設(shè)定不同的測(cè)定條件對(duì)服裝濕阻測(cè)量進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證， 初步建立了服裝濕阻的校準(zhǔn)方法。2017年1-10月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的服裝濕阻的測(cè)定方法進(jìn)行整理，完成了本標(biāo)準(zhǔn)草稿的撰寫，并提交國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)研制立項(xiàng)。2017年11月-2018年12月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組進(jìn)一步設(shè)計(jì)進(jìn)行服裝濕阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的部分內(nèi)容進(jìn)行修改與補(bǔ)充， 形成工作討論稿，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研討。2019年1-5月，標(biāo)準(zhǔn)起草小組認(rèn)真考慮各方意見(jiàn)，編寫標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明和標(biāo)準(zhǔn)初稿。2019年9月，完成征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明，在行業(yè)內(nèi)征求意見(jiàn)。二、編制原則和主要內(nèi)容的確定（一）編制原則本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》和GB/T20001.4—2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的格式和架構(gòu)進(jìn)行編寫。本標(biāo)準(zhǔn)合理地吸納國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，盡可能地與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。本標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程中，起草小組參考了國(guó)外服裝濕阻測(cè)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國(guó)外內(nèi)關(guān)于服裝濕阻測(cè)試的研究成果，確定了服裝濕阻的測(cè)定方法。使標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容合理并具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)考慮了目前國(guó)內(nèi)服裝生產(chǎn)企業(yè)和消費(fèi)者的實(shí)際需求，確定了服裝濕阻的測(cè)定方法，便于服裝生產(chǎn)企業(yè)和消費(fèi)者根據(jù)濕測(cè)定值來(lái)判斷服裝產(chǎn)品的熱濕舒適性能。本標(biāo)準(zhǔn)的修訂是本著“技術(shù)先進(jìn)，符合國(guó)情”為原則，在選擇產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容時(shí)，遵循目的性原則、性能特性原則和可檢驗(yàn)性原則。（二）主要內(nèi)容確定1、標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)的名稱與立項(xiàng)時(shí)一致。2、范圍的確定本標(biāo)準(zhǔn)包括整套服裝濕阻的測(cè)定。它描述了在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的環(huán)境里，利用出汗暖體假人測(cè)量服裝濕阻的測(cè)試方法。本標(biāo)準(zhǔn)僅提供了利用直立的出汗暖體假人測(cè)量服裝濕阻的測(cè)試方法，不包括人體姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)對(duì)濕阻的影響。每個(gè)測(cè)試中所獲得的濕阻值只適用于特定條件下被測(cè)的特定服裝，特別是風(fēng)速和出汗模擬條件。3、規(guī)范性引用文件依據(jù)我國(guó)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，增加了“規(guī)范性引用文件”里的內(nèi)容，修改了規(guī)范性引用文件的說(shuō)明部分，將相關(guān)引用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)替換為我國(guó)同類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。GB/T6529紡織品調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T11048紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定（蒸發(fā)熱板法）GB/T18398服裝熱阻測(cè)試方法 暖體假人法4、術(shù)語(yǔ)和定義術(shù)語(yǔ)和定義包括整套服裝、服裝面積因子、服裝濕阻、服裝總熱阻、出汗暖體假人。5、測(cè)試方法（1）依據(jù)國(guó)內(nèi)外使用的暖體假人規(guī)格和尺寸，將假人的尺寸范圍設(shè)定在較為寬泛的范圍，以保證更多的假人滿足本測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。假人身高在1.5m～1.9m之間，體表面積在1.5m2～2.1m2之間。暖體假人的尺寸應(yīng)與服裝的標(biāo)準(zhǔn)尺寸相符，不合身的服裝會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。（2）在實(shí)驗(yàn)步驟中，假人表面溫度、環(huán)境溫度、水溫均設(shè)定為34℃。該溫度的設(shè)定主要考慮出汗時(shí)人體的平均皮膚溫度為34℃。在很多相關(guān)研究文獻(xiàn)中，均采用該溫度測(cè)量服裝的濕阻。（3）對(duì)等溫環(huán)境下，對(duì)相對(duì)濕度的設(shè)定也做了規(guī)定，即相對(duì)濕度應(yīng)為30±5%～70±5%。相對(duì)濕度的設(shè)定與假人各部位的散熱量有關(guān)，應(yīng)保證各部位散熱量均大于20W/m2。這樣可以減少測(cè)量誤差。當(dāng)假人穿著輕薄的服裝時(shí)，如果相對(duì)濕度設(shè)定為40%，因水蒸氣壓差較大，所以假人出汗率應(yīng)設(shè)置較大，否則皮膚表面很容易出現(xiàn)局部干燥情況，影響測(cè)試結(jié)果。如果在測(cè)試時(shí)沒(méi)有注意該情況，很容易導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏大。事實(shí)上，如果出汗率設(shè)置較大，測(cè)試的服裝會(huì)吸收很多的水分，影響服裝的穿著狀態(tài)，對(duì)測(cè)試結(jié)果勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生影響。具體出汗率的影響如下。（4）針對(duì)出汗率設(shè)定，本標(biāo)準(zhǔn)也做了相應(yīng)規(guī)定，即“在測(cè)試期間，整個(gè)假人表面必須有可供蒸發(fā)的足夠的水分。 在服裝濕阻測(cè)試時(shí)，應(yīng)采用與校準(zhǔn)過(guò)程相同的供水方式供給假人表面，以保證假人表面始終處于潤(rùn)濕狀態(tài)。 假人的出汗率設(shè)定在400~1200ml/hr?m2之間，應(yīng)該保證測(cè)試過(guò)程中假人全身各部位均為潤(rùn)濕狀態(tài)，任何部位不能出現(xiàn)干燥現(xiàn)象”。為了驗(yàn)證出汗率對(duì)服裝濕阻的影響，本標(biāo)準(zhǔn)選取了5件服裝進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。表1測(cè)試用服裝信息服裝編號(hào)構(gòu)成Rt重量透濕指數(shù)(im)(clo)(g)Nude裸體0.50289.20.52En1棉內(nèi)褲，針織棉短褲，滌綸運(yùn)動(dòng)0.68367.90.50短袖T恤En2棉內(nèi)褲，棉長(zhǎng)袖襯衫，滌綸長(zhǎng)褲1.00605.20.43棉內(nèi)褲，長(zhǎng)袖內(nèi)衣褲（84%滌綸En314%棉2%氨綸），連體服裝（88%1.231615.80.28棉,12%尼龍）En4棉內(nèi)褲，連體服裝（88%棉,12%1.031173.20.26尼龍）En5棉內(nèi)褲，棉長(zhǎng)袖內(nèi)衣褲，羽絨服，1.451464.20.44羽絨褲（90%鴨絨）表2出汗率設(shè)置測(cè)試條件所有區(qū)段400ml/hr?m2出汗率Sw_400Sw_800所有區(qū)段800ml/hr?m2Sw_1200所有區(qū)段1200ml/hr?m22胸部、腹部、腰、肩、背部：面和頭：1200ml/hr?m;Sw_variable2上臂、大腿：2小臂和小腿：1000ml/hr?m;800ml/hr?m;22600ml/hr?m;手和腳：400ml/hr?m圖1不同測(cè)試條件下的濕阻Tsk,f由圖1可知，除了En3和En5之外，其他服裝在不同的出汗率條件下測(cè)試的濕阻沒(méi)有顯著變化。對(duì)于EN3,出汗率為400ml/hr?m2時(shí)，測(cè)試的濕阻值明顯大于其他測(cè)試條件，并且EN5在出汗率為400ml/hr?m2時(shí)測(cè)試的濕阻值明顯大于1200ml/hr?m2。進(jìn)一步分析原因，發(fā)現(xiàn)這兩套服裝在出汗率為400ml/hr?m2時(shí)某些部位因服裝吸濕量較大，皮膚表面出現(xiàn)局部干燥現(xiàn)象，進(jìn)一步證實(shí)了上述觀點(diǎn)。只要皮膚表面沒(méi)有（5）針對(duì)等溫條件下采用散熱法計(jì)算服裝的濕阻進(jìn)行了校正。在等溫條件下使用暖體假人基于散熱法測(cè)量服裝濕阻時(shí)，暖體假人表面穿著了一層濕潤(rùn)的皮膚衣。由于當(dāng)前的暖體假人僅能控制皮膚表面溫度，而皮膚衣表面的溫度不受控制，因水分蒸發(fā)降溫作用導(dǎo)致皮膚衣表面的實(shí)際溫度低于暖體假人表面的溫度和環(huán)境溫度，即織物皮膚表面溫度 <空氣溫度Tair=暖體假人表面溫度Tsk。由假人測(cè)得的因水分蒸發(fā)導(dǎo)致的能量損失小于實(shí)際情況，散熱法測(cè)得的服裝濕阻值大于蒸發(fā)法。因而，使用散熱法計(jì)算服裝濕阻前應(yīng)對(duì)假人的蒸發(fā)散熱量進(jìn)行校準(zhǔn)。假人表面、濕的皮膚衣到周圍空氣的熱量交換過(guò)程如下圖所示，包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種方式。在等溫條件下，水分從皮膚衣蒸發(fā)不僅從假人表面吸收能量，而且會(huì)從環(huán)境中吸收能量，因此實(shí)際蒸發(fā)散熱量需要進(jìn)行修正。其次，皮膚衣表面的溫度低于假人表面溫度， 水分蒸發(fā)發(fā)生在皮膚衣表面， 因此飽和水蒸氣壓需要校準(zhǔn)。假人表面 皮膚衣Tsk,f假人表面對(duì)流皮膚TskTair輻射傳導(dǎo)圖2等溫條件下濕阻測(cè)試時(shí)傳熱示意圖綜合考慮上述因素，采用并聯(lián)法計(jì)算服裝的總濕阻如公式A.1所示。exp(18.9564030.184030.18pskTsk,f)RHskexp(18.956)RHapa235Tair235RetHeva/A(公式A.1)He/ARet服裝總濕阻（kPa?m2/W）Psk假人出汗表面的水氣壓（kPa）Pa服裝表面流動(dòng)空氣的環(huán)境水氣壓（kPa）A假人表面出汗的面積（m2）He假人出汗部位所耗的功率（W）Tsk假人表面溫度（C）Tair服裝表面流動(dòng)空氣的環(huán)境溫度（C）Tsk,f織物皮膚表面溫度（C）RHa環(huán)境濕度（％）RHsk織物皮膚濕度（％）Heva水分從皮膚表面蒸發(fā)吸收的能量（W）在等溫條件下，水分蒸發(fā)消耗的能量為：HevaHeHenv(公式A.2)Henv假人從環(huán)境吸收的能量（W）假人從環(huán)境吸收的能量計(jì)算如下：HenvATairTsk,f(公式A.3)Rt,wRt,w服裝吸濕后的總熱阻（ C?m2/W）在濕阻測(cè)試過(guò)程中，服裝通常會(huì)吸濕。服裝濕態(tài)下的熱阻會(huì)下降，其下降量Rt可計(jì)算為：Rt(%)

0.0000001wt3

0.00016 wt2

0.1004 wt

(公式

A.4)因此，濕態(tài)服裝的熱阻計(jì)算如下：Rt,w

Rt

(1

Rt/100)

(公式

A.5)Rt

服裝熱阻下降量（

C?m2/W）Rt服裝總熱阻（ C?m2/W）wt 服裝測(cè)試過(guò)程中吸收的水分（ g）皮膚衣表面溫度可根據(jù)公式 A.5估計(jì)Tsk,f

34.0 0.0132

He

/A

(公式

A.6)將公式

A.3–A.6

代入公式

A.2,

可知水分蒸發(fā)實(shí)際消耗的能量HevaHeA(Tair34)0.0132He(公式A.7)Rt(11109wt31.6106wt21.004103wt)在等溫條件下，環(huán)境溫度設(shè)定為34℃，因此公式A.7可簡(jiǎn)化為Heva10.0132He(公式A.8)(11109wt31.6106wt21.004103wt)Rt將公式A.8和A.6代入A.1即可計(jì)算校正后的服裝總熱阻為exp(18.9564030.18)100exp(18.9564030.18RHa2690.0132)RetHe/A269(公式A.9)0.0132He/A1Rt(11109wt31.6106wt21.004103wt)選取7種情況對(duì)上述校正的計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)證。表3驗(yàn)證用服裝信息服裝編成分Rt重量號(hào)(clo)(g)EN1棉內(nèi)褲，針織棉短褲，滌綸運(yùn)動(dòng)短袖T恤0.81270.0EN2棉內(nèi)褲，棉長(zhǎng)袖襯衫，滌綸長(zhǎng)褲1.13610.0棉內(nèi)褲，長(zhǎng)袖內(nèi)衣褲（84%滌、14%棉、2%氨綸），長(zhǎng)褲EN3（外層：51%羊毛、36%莫代爾、13%氨綸；內(nèi)層：96.5%1.531788.9滌綸、3.5%氨綸），夾克（外層：滌綸；內(nèi)層：棉）；軍服（50%尼龍、50%棉）棉內(nèi)褲，長(zhǎng)袖內(nèi)衣褲（84%滌、14%棉、2%氨綸），長(zhǎng)褲（外層：51%羊毛、36%莫代爾、13%氨綸；內(nèi)層：96.5%EN4滌綸、3.5%氨綸），棉夾克（87.5%滌綸、12.5%尼龍），2.502770.9運(yùn)動(dòng)鞋，棉襪，滌綸面罩棉內(nèi)褲，長(zhǎng)袖內(nèi)衣褲（84%滌、14%棉、2%氨綸），長(zhǎng)褲EN5（外層：51%羊毛、36%莫代爾、13%氨綸；內(nèi)層：96.5%1.831835.4滌綸、3.5%氨綸），棉夾克（87.5%滌綸、12.5%尼龍）NUDE裸體，無(wú)風(fēng)0.64289.21NUDE裸體,風(fēng)速0.4m/s0.50289.22圖3熱量損失法校正前（Retheat）校正后(Retheat,Corr)和質(zhì)量損失法（Retmass）計(jì)算的濕阻比較圖由圖3可知，熱量校正后，散熱法計(jì)算的濕阻均顯著小于校正前，且校正后的散熱法計(jì)算的濕阻和蒸發(fā)法計(jì)算的濕阻沒(méi)有顯著差異。上述結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)校正后的計(jì)算方法與蒸發(fā)法得出的結(jié)果具有一致性，該方法解決了國(guó)際上目前存在普遍規(guī)律，即散熱法計(jì)算的濕阻大于蒸發(fā)法計(jì)算的濕阻，但蒸發(fā)法相對(duì)比較麻煩，對(duì)測(cè)試的熟練程度和要求較高。因此，采用本標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法可以解決上述問(wèn)題，具有明顯的先進(jìn)性。三、涉及國(guó)內(nèi)外專利及處置情況本標(biāo)準(zhǔn)的制定均為標(biāo)準(zhǔn)起草單位的技術(shù)，不涉及國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利技術(shù)。四、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益等情況本標(biāo)準(zhǔn)將建立一套運(yùn)用出汗暖體假人測(cè)量服裝濕阻的方法， 可量化和比較不同服裝系統(tǒng)的濕阻，用于評(píng)價(jià)服裝熱濕舒適性能和建立熱生理學(xué)模型， 促進(jìn)功能與防護(hù)服裝設(shè)計(jì)與研發(fā)。通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)建立的標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法可以有效減少測(cè)試誤差，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。本標(biāo)準(zhǔn)的建立將有助于提升我國(guó)相關(guān)服裝產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，滿足國(guó)際產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)服裝濕阻參數(shù)的要求， 增加產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)服裝行業(yè)的發(fā)展有著不可估量的作用。此外，通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，作為面料濕阻檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版，將進(jìn)一步推動(dòng)檢測(cè)行業(yè)和檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展，不再局限于通過(guò)測(cè)試面料濕阻預(yù)估服裝濕阻，評(píng)價(jià)服