消防服熱濕舒適性的評(píng)價(jià)方法

崔琳琳

江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心，江西服裝學(xué)院(中國(guó))

消防服熱濕舒適性的評(píng)價(jià)方法

崔琳琳

江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心，江西服裝學(xué)院(中國(guó))

摘要：消防服的熱防護(hù)性能要求其具有多層結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)也影響了消防服的熱濕舒適性。對(duì)消防服的熱濕舒適性進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)有利于提高消防服的熱濕舒適性。對(duì)比分析了不同地區(qū)和國(guó)家消防服標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熱濕舒適性的評(píng)估方法及性能要求，介紹了服裝舒適性5級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)在消防服熱濕舒適性測(cè)試與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。總之，通過客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)方法的綜合運(yùn)用，可以較全面、精確地進(jìn)行消防服熱濕舒適性的評(píng)價(jià)，但兩類評(píng)價(jià)方法仍需不斷完善。

關(guān)鍵詞：消防服；熱濕舒適性；暖體假人試驗(yàn)；氣候室受控著裝試驗(yàn)

在服裝、人體與環(huán)境構(gòu)成的微環(huán)境中，存在著復(fù)雜的熱濕傳遞過程,其中人體與環(huán)境間的熱濕傳遞過程是通過服裝進(jìn)行的，因此服裝不僅具備導(dǎo)熱去濕作用,同時(shí)還具有隔熱隔濕作用[1]。導(dǎo)熱去濕是指人體通過服裝向外界環(huán)境發(fā)散熱量與濕汽或從外界環(huán)境中得到熱量與水分，而隔熱隔濕是指通過服裝阻礙人體與環(huán)境間的熱、濕傳導(dǎo)。服裝熱濕傳遞性能是影響服裝舒適性的關(guān)鍵因素之一,消防服作為消防員的重要著裝設(shè)備，其舒適性也受熱濕傳遞性能的影響。

據(jù)歐盟消防服標(biāo)準(zhǔn)EN 469規(guī)定,消防服需具備防對(duì)流熱、輻射熱、傳導(dǎo)熱與防熱熔融物質(zhì)、熱蒸氣燙傷性能，以及良好的防水性、阻燃性及熱穩(wěn)定性等性能。現(xiàn)有消防服大都為4層面料結(jié)構(gòu)，具有很高的熱阻，能提供較優(yōu)的熱防護(hù)性能[2],但在獲得熱防護(hù)性能的同時(shí)，消防服的透氣、透濕性能卻大打折扣，影響了消防服的熱濕舒適性。同時(shí)，消防服透氣、透濕性能不足還會(huì)阻礙汗液的蒸發(fā)與排出，使得人體皮膚表面汗液蒸發(fā)散熱量減少[3]，導(dǎo)致服裝內(nèi)積累過多的熱量,從而降低消防服的防護(hù)效果，進(jìn)而影響消防人員的作戰(zhàn)能力與判斷力，使傷亡率增大。

當(dāng)人體溫度超過正常體溫1.5 ℃時(shí),人的判斷力和反應(yīng)能力將會(huì)下降,導(dǎo)致其在危險(xiǎn)環(huán)境中出現(xiàn)事故的可能性增加[4]。最近關(guān)于美國(guó)消防員在工作過程中出現(xiàn)死亡的研究表明,僅8%的消防員是由于燒傷致死的,42%的消防員是直接因熱壓力致死的,而剩余的50%則無明顯事故原因,但專家們更傾向于認(rèn)為無明顯事故原因的死亡是由于熱壓力造成判斷力與行動(dòng)力的降低造成的[5]。因此，越來越多的國(guó)內(nèi)外研究人員開始關(guān)注消防服熱濕舒適性的研究。

1消防服標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于熱濕舒適性的測(cè)試方法及性能指標(biāo)

在許多情況下,消防服的熱防護(hù)性能要求與舒適性要求相互矛盾,故在制定消防服裝測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需綜合考慮消防服在實(shí)際使用過程中總的性能要求。為此，不同地區(qū)和國(guó)家的消防服標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)消防服也提出了不盡相同的性能要求及相應(yīng)的測(cè)試方法。主要消防服標(biāo)準(zhǔn)有中國(guó)公安行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA 10—2014《消防員滅火防護(hù)服》、美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)的NFPA 1971：2007《建筑火災(zāi)及近火作戰(zhàn)防護(hù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》、歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN 469：2005《消防隊(duì)員用防護(hù)服——消防服的性能要求》，這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于消防服熱濕舒適性檢測(cè)方法及性能指標(biāo)的要求有所不同[6]，具體如表所示1。

表1　3種不同標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

由表1可以看出，歐洲標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法都是采用發(fā)汗熱板法，但歐洲標(biāo)準(zhǔn)選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)是織物的濕阻，過于單一，而美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)選取多層面料組合的總體熱散失量作為服裝舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以較全面、客觀地評(píng)價(jià)服裝的整體舒適性。

通過對(duì)不同地區(qū)消防服標(biāo)準(zhǔn)的研究，可以掌握消防服應(yīng)達(dá)到的熱濕舒適性標(biāo)準(zhǔn)，有利于選擇合適的消防服熱濕舒適性測(cè)試及評(píng)價(jià)方法。

2消防服熱濕舒適性測(cè)試與評(píng)價(jià)

服裝舒適性是人體、服裝、環(huán)境構(gòu)成的微環(huán)境中生理學(xué)、生物熱力學(xué)、心理學(xué)等的綜合平衡，因此消防服熱濕舒適性的檢測(cè)也要綜合生理學(xué)、生物熱力學(xué)、心理學(xué)等幾個(gè)方面。消防服的多層結(jié)構(gòu)可為其提供較好的隔熱性與防水性，但在高溫火場(chǎng)環(huán)境中，消防服能否很好地透氣、透濕，不僅影響著消防員的判斷力和決策力，更對(duì)消防員的生命安全有很大影響。Umbach提出了皮膚模型、暖體假人穿著試驗(yàn)、氣候室受控著裝試驗(yàn)、有限的現(xiàn)場(chǎng)穿著試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)這一服裝舒適性5級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)[7]。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用該5級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)(圖1)評(píng)價(jià)服裝的舒適性[8]。消防服的熱濕舒適性能測(cè)試與評(píng)價(jià)也可以運(yùn)用該評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

2.1材料的生物物理性能測(cè)試

服裝舒適性評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，第1級(jí)材料的生物物理性能指標(biāo)測(cè)試是在微氣候模型基礎(chǔ)上對(duì)面料的熱濕舒適性能進(jìn)行測(cè)試的。

——面料熱傳遞性能測(cè)試：其測(cè)試方法有很多，通常有平板法、冷卻法和恒溫法，也可以使用織物保暖儀進(jìn)行測(cè)試[9]。

——面料透氣性測(cè)試：可以直接用織物透氣儀測(cè)試[10]。

——面料靜態(tài)濕傳遞性能測(cè)試：面料靜態(tài)濕傳遞性能測(cè)試方法主要有透濕杯法和密度梯度法，其中透濕杯法有吸濕法和蒸發(fā)法，密度梯度法有R管法和平板法[11]。

圖1　服裝舒適性能5級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

由于消防服面料層數(shù)較多，在采用第1級(jí)材料的生物物理性能指標(biāo)測(cè)試對(duì)消防服面料的熱濕舒適性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以通過改變面料的組合，測(cè)試組合后面料整體的熱濕阻值，再采用定量分析的方法，找出熱濕舒適性最優(yōu)組合方案。

2.2服裝的生物物理性能測(cè)試

在進(jìn)行服裝的生物物理性能測(cè)試時(shí)，可采用真人大小的暖體假人或出汗假人對(duì)消防服整體各項(xiàng)熱濕舒適性能指標(biāo)(如熱阻、濕阻等)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià),也可以應(yīng)用暖體假人試驗(yàn)進(jìn)行服裝開口部位通風(fēng)效應(yīng)、部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)人體熱濕生理調(diào)節(jié)影響的研究,獲得消防服在穿著狀態(tài)下整體熱濕舒適性的綜合評(píng)價(jià)。

采用暖體假人或出汗假人試驗(yàn)對(duì)消防服整體熱濕舒適性進(jìn)行評(píng)估，其試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)結(jié)果的重演性好，且在測(cè)試不同的消防服試樣時(shí)具有較高的分辨率，是客觀定量評(píng)估消防服熱濕舒適性較簡(jiǎn)便且理想的方法[12]。

2.3氣候室受控著裝試驗(yàn)

氣候室可以模擬溫度為-20～50 ℃、相對(duì)濕度為0%～100%的環(huán)境條件，因此，采用氣候室受控著裝試驗(yàn)進(jìn)行消防服熱濕舒適性測(cè)試時(shí)，可以使氣候室環(huán)境溫度與濕度盡可能接近實(shí)際火場(chǎng)的環(huán)境，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。火場(chǎng)環(huán)境屬于高溫、高濕環(huán)境，人工氣候室無法完全模擬火場(chǎng)環(huán)境，但可以適度提高溫度和濕度，模擬救火現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。氣候室受控著裝試驗(yàn)包括生理學(xué)評(píng)價(jià)方法和心理學(xué)評(píng)價(jià)方法兩部分測(cè)試。根據(jù)生理測(cè)試結(jié)果與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的對(duì)比,可對(duì)上一級(jí)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行正確性檢驗(yàn)。

2.4綜合評(píng)價(jià)法

綜合評(píng)價(jià)法是指在實(shí)際作業(yè)環(huán)境下通過一定數(shù)量或大規(guī)模著裝人員參與的著裝試驗(yàn)，對(duì)服裝性能進(jìn)行全面、綜合的評(píng)價(jià)[13]。有限的現(xiàn)場(chǎng)穿著試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)均屬于綜合評(píng)價(jià)法,這兩種評(píng)價(jià)方法能夠全面、綜合地對(duì)消防服熱濕舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià),但由于需要投入大量的人力、物力,且火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)影響因素復(fù)雜、實(shí)際環(huán)境非常危險(xiǎn)等因素,這兩種評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可操作性較差。

3結(jié)語

材料的生物物理性能指標(biāo)測(cè)試與服裝的生物物理性能測(cè)試中，關(guān)于熱濕舒適性的評(píng)價(jià)屬于客觀評(píng)價(jià)，主要采用儀器進(jìn)行測(cè)試，其試驗(yàn)周期短，結(jié)果的重演性好，但脫離了消防服的實(shí)際穿著情況，不能全面、綜合地反映消防服的熱濕舒適性能。消防服為多層結(jié)構(gòu)服裝，因此，消防服的熱濕舒適性不僅受各層面料性能及不同面料間相互作用的影響，還與消防服的整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。不同款式結(jié)構(gòu)的消防服會(huì)形成不同的衣下空隙，其性狀也各不相同，因此僅采用1級(jí)和2級(jí)評(píng)價(jià)方法并不能全面、綜合地反應(yīng)消防服的熱濕舒適性。氣候室受控著裝試驗(yàn)和有限的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的熱濕舒適性評(píng)價(jià)綜合運(yùn)用了客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)方法，可以較全面、精確地測(cè)試評(píng)價(jià)消防服的熱濕舒適性，但兩類評(píng)價(jià)方法均仍需不斷完善。其中，主觀評(píng)價(jià)需考慮心理學(xué)相關(guān)內(nèi)容，對(duì)受試人員的選擇、試驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)標(biāo)尺的設(shè)置不斷改進(jìn)，使試驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)尺更科學(xué)；而客觀評(píng)價(jià)方法的改善關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)模型和物理參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇,并不斷改進(jìn)和研發(fā)試驗(yàn)設(shè)備。

消防服熱濕舒適性評(píng)價(jià)方法的研究應(yīng)建立在對(duì)熱濕舒適性相關(guān)影響因素研究的基礎(chǔ)上,并確立不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法,同時(shí)衡量這些檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法是否在實(shí)踐與理論上都統(tǒng)一可行，以不斷完善消防服的熱濕舒適性研究。

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Evaluation method of thermal and moist comfort of firefighter clothing

CuiLinlin

Jiangxi Centre for Modern Apparel Engineering and Technology, Jiangxi Institute of Fashion Technology，Nanchang/China

Abstract:Thermal protective performance of the firefighting clothing is required to have a multi-layer structure, but the heat and moisture comfort of firefighter clothing is affected by this structure. The evaluation and research of firefighter clothing thermal and moist comfort is beneficial to improve the heat and moisture comfort of firefighter clothing. The standards of firefighter clothing for different regions and nations for comfort performance assessment methods are compared, the applications of five comfort evaluation systems in the firefighter clothing hot wet comfort tests and evaluation are introduced. In conclusion, through the comprehensive utilization of objective evaluation and subjective evaluation methods, more comprehensive and accurate evaluation for fire protection clothing thermal and moist comfort can be made, but the two kinds of evaluation methods still need to improve.

Key words:firefighter clothing；thermal and moist comfort；manikin test；climate chamber controlled dress test