液冷背心冰水比例對人體熱濕舒適性的影響

周茜雅 鄭晴 柯瑩

Effects of the proportion of ice and water on the performance of liquid-cooling vests

摘要：?為探究液冷服進水口溫度對制冷效果及人體熱舒適的影響，文章采用不同比例冰水混合物（2 kg水、0.5 kg冰加1.5 kg水、1 kg冰加1 kg水）作為冷源，通過真人著裝實驗，測試了皮膚溫度、出汗量等客觀指標及主觀感受，研究了高溫環境下（溫度為32 ℃和36 ℃、濕度為50%）液冷服的降溫效果。研究結果表明，本實驗條件下，32 ℃時冰水比例為1︰3即可滿足人體熱舒適需求，36 ℃時冰水比例需要達到1︰1;液冷服設計時應加強肩胛部位的降溫。

關鍵詞：?液冷服;熱舒適;冰水比例;個體熱管理;熱生理反應;熱暴露

中圖分類號：?TS941.731.3? ? 文獻標志碼：?A? ??文章編號： 10017003（2023）090044

引用頁碼：?091106? ? ?DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2023.09.006（篇序）

在高溫環境下工作，勞動者因生理負擔加重，不僅影響其工作效率，還可能引發中暑，出現熱痙攣、熱射病，嚴重時造成生命危險。因此，設計靈活便攜的降溫服被運用于高溫作業環境中，常見降溫服有通風服［1］、相變降溫服［2-3］、液冷服［4-7］和混合降溫服［8］。

液冷服作為一種傳統的降溫服，其基本工作機制是由水泵驅動冷液體流過嵌入在基礎服裝中的管道網絡并帶走熱量，隨后吸熱升溫的液體回到儲液器中由冷源（如冰、壓縮器、熱電轉換器等）降溫［4］。相比其他種類的降溫服，液冷服具有降溫效果好、適用環境范圍廣的優勢［9］，且冷源獨立于服裝，便于更換。最初液冷服被廣泛應用于航天航空、化學防護服［5］、軍事作戰［6］、消防［7，10］等專業領域。而近年來，液冷服的動力和功能設備趨于微型化，成本降低，為其用于日常生活中人體降溫提供了可能性。

冰和水是液冷服最常用的冷源。陳培東等［11］基于數值模擬，用冰作為冷源，為夏季高溫環境下的工廠流水線工人設計并制作了一款可滿足中輕度勞動需求的液冷服。Ashtekar等［12］和Shirish等［13］利用冰水混合物作為液冷背心的冷源，用于緩解高溫環境中勞動者的熱應激。唐劍蘭等［6］使用125 kg冰與0.75 kg水作為搜排爆用全身液冷服的冷源，可在30 min內維持瓶內溫度在10～15 ℃，并使服裝內表面溫度持續下降。Wang等［14］將一款全身液冷服運用于玩偶表演者的服裝內，使用1 kg冰和1 kg水作為液冷服冷源，且冷源中冰水比例對液冷服的降溫效果有重要影響。鄒浩等［15］通過搭建簡易暖體假人系統對液冷服進行測試，以皮膚溫度在20～30 ℃作為舒適區間判斷液冷服的使用情況，得出不同的冰水比例會影響降溫持續時間和效率。但該研究中采用的暖體假人無法體現人體的真實熱反應，仍缺乏真人穿著實驗探究冰水比例對人體熱生理反應與主觀舒適性的影響。

本文將模擬高溫辦公環境，通過真人穿著實驗評價液冷背心的降溫效果。觀察穿著液冷服對人體的影響，衡量以冰、水作為冷源的液冷服滿足人體舒適的條件及能夠提供人體熱舒適的有效時間，從而為后續液冷服的設計與改進提供參考和建議。

1 實 驗

1.1 受試者

招募10名健康男性大學生作為受試者。受試者年齡、身高、身體質量指數、體表面積分別為（21.7±1.9）歲，（172.1±5.2） cm，（20.2±0.9） kg/m2，（1.6±0.1） m2。受試者在參與實驗前均被告知實驗目的及實驗流程，并在實驗前24 h內避免抽煙，飲用茶、酒精及參與劇烈運動。若過度不適，受試者可提前終止實驗。

1.2 液冷服

實驗所用液冷服系統（深圳Compcooler Technology有限公司）由套頭式液冷背心和蓄水背包組成，如圖1所示。進出水口放置在液冷服的左下側，在前片下擺處進行液體的通入及通出。液冷背心共包含4根管道（包含4個回路），總管長17.3 m。服裝前片分布兩根管道，呈內外包圍分布。另有2根管道跨越右肩縫于后片，分別分布于后片的左右兩側。

液冷背心為三層結構，服裝內層為高彈力網眼滌綸針織布（85%滌綸、15%氨綸），中間層為PVC水冷管道（內徑3 mm、外徑5 mm），外層為帆布材料。液冷背心的側縫與右肩縫使用魔術貼開合，實現尺寸可調節保證服裝貼合各類身材，提高傳熱效果。

背包面料為牛津布，內層為鋁反射涂層，具有隔熱效果。內部帶有水泵、可充電電源和蓄水袋。蓄水袋中的冷卻液在水泵的作用下，進入液冷背心的管道內循環流動，液體流量500 mL/min。

實驗用背包在裝滿2 kg水或冰水混合物后總質量約為3.8 kg，液冷背心質量約為0.88 kg。

1.3 測量指標

1.3.1 進水口溫度

使用MSR 145B4溫度傳感器（瑞士MSR Electronics公司），精度±0.1 ℃，貼于進出水口管道外側，并使用隔熱海綿包裹，測量進水口與出水口的水溫。

1.3.2 皮膚溫度

使用ET-016-STP溫度傳感器（ACR Systems Inc）貼于受試者身體皮膚表面10個部位（額頭、胸部、上臂、前臂、手背、腹部、肩胛、后腰、大腿前側、小腿后側），測量對應部位的皮膚溫度。采樣周期為30 s，精度為±0.2 ℃。

參考ISO 9886，采用8點局部皮膚溫度公式計算平均皮膚溫度：

T皮膚=0.07×T額頭+0.175×T肩胛+0.175×T胸部+0.07×T上臂+0.07×T前臂+0.05×T手背+0.19×T大腿前側+0.2×T小腿后側（1）

式中：T皮膚、T額頭、T肩胛、T胸、T上臂、T前臂、T手背、T大腿前側、T小腿后側分別為平均皮膚溫度、額頭溫度、肩胛溫度、胸部溫度、上臂溫度、前臂溫度、手背溫度、大腿溫度、小腿溫度，℃。

軀干平均溫度計算公式如下：

T軀干=0.25×（T胸部+T腹部+T肩胛+T后腰）（2）

式中：T軀干、T胸部、T腹部、T肩胛、T后腰分別為平均軀干皮膚溫度、胸部溫度、腹部溫度、肩胛溫度、后腰溫度，℃。

1.3.3 主觀評價

通過填寫問卷的方式收集受試者的主觀感覺，包括全身、上半身和下半身的熱感、濕感、熱舒適感，如圖2所示。

1.3.4 出汗量

在實驗前后，對受試者的裸體質量、著裝質量及著裝各部分服裝質量分別稱重。實驗過程中，由于受試者并未飲水及排尿，忽略呼吸失水量，按照下式計算出汗量、汗液蒸發量與汗液蒸發率。

式中：S為出汗量，g;m0、m2分別為實驗后、實驗前的裸體質量。E為汗液蒸發量，g;m1、m3分別為實驗后、實驗前的著裝人體總質量。P為汗液蒸發率，%。

1.4 條 件

實驗在步入式高低溫環境艙（日本Espec公司）進行。環境溫度設置為32 ℃和36 ℃，相對濕度50%，風速小于0.1 m/s。蓄水袋中裝入2 kg水（W）、0.5 kg冰塊與1.5 kg的水（IW）或1 kg冰塊與1 kg水（MIW）。實驗前，水和冰均放置在冰箱中儲存一夜，初始溫度分別為6 ℃和-12 ℃。受試者參與不同工況實驗的順序隨機，且對實驗工況未知。

1.5 流 程

受試者到達后，在室內（溫度26 ℃、濕度65%）靜坐約30 min，達到熱平衡狀態（平均皮膚溫度為32～34 ℃，感覺不冷不熱且無顯汗）。隨后穿著短袖T恤（100%滌綸）、純棉短褲、純棉短襪和運動鞋（基礎服裝熱阻為0.5 clo），粘貼溫度傳感器，穿著或不穿著（NON）液冷背心。在實驗前將冰塊和冰水依次加入水袋，裝入背包與并水泵相連;運行時冷卻液從水袋下口流出，升溫液體從上口流入，與冷源混合降溫。進入環境艙內，打開水泵開關，開始實驗。受試者在環境倉內靜坐60 min，進行普通的辦公活動（圖3），期間每隔10 min進行主觀感覺評價。

1.6 數據處理

使用version 25.0 SPSS（IBM公司）對實驗數據進行分析，并采用Shapiro-Wilk檢驗進行正態分布檢驗。采用重復測量方差分析比較不同實驗條件下數據指標（局部皮膚溫度、平均皮膚溫度、軀干平均溫度、進出水口溫度、出汗量與汗液蒸發量）和主觀評價指標（熱感、濕感、熱舒適感）的差異。不滿足球形檢驗時用Greenhouse-Geisser法對球對稱系數進行優化，顯著性水平為p<0.05。“@、#、$”分別表示W與IW、MIW、NON組存在顯著差異;“%、^”表示IW與MIW、NON存在顯著差異;“&”表示MIW與NON存在顯著差異;“*”表示32 ℃與36 ℃存在顯著差異。

2 結果與分析

2.1 水 溫

進水口水溫和進出水口溫差如圖4所示。實驗結束時，32W組、32IW組、32MIW組、36W組、36IW組、36MIW組的進水口水溫分別為（27.1±0.6） ℃、（21.1±1） ℃、（11.4±2.1） ℃、（29.3±0.6） ℃、（23.0±1.2） ℃、（13.7±2.1） ℃。隨著冰的比例增加，進水口水溫明顯降低。36 ℃，水溫上升稍快于32 ℃。環境溫度與不同冰水比例對進水口溫度均存在顯著影響（p<0.05）。

進出水口溫差可反映液冷服的吸熱量。由圖4（b）可見，進出水口溫差在實驗前5 min迅速增大，而后隨著冷卻液不斷吸熱;水溫上升，降溫效率下降進出水口溫差逐漸減小。相同冰水比例液冷服在32 ℃和36 ℃熱環境中的進出水口溫差無顯著差異（p<0.05），說明液冷服吸收外環境的熱量較少，吸熱量主要來源于人體。冰的比例增加，進水口溫差更大，表明液冷服具有更高的吸熱量。

水溫是影響液冷服降溫效果的最重要因素之一，不同冰水比例將顯著影響進水口溫度和液冷服的吸熱量。因此，采用合理的冰水比例有利于提高此類蓄冷式液冷服的熱舒適性。

2.2 生理參數

2.2.1 軀干部位平均溫度與局部溫度

由圖5可見，由于液冷背心主要覆蓋軀干部位，W組、IW組、MIW組的軀干皮膚溫度均在5min后顯著低于NON組（p<0.05）。實驗結束時，32 ℃和36 ℃環境溫度下，NON組的軀干皮膚溫度分別達到（35.4±0.1） ℃和（35.8±0.1） ℃;W組分別達到（33.6±0.6） ℃和（34.2±0.4） ℃;IW組分別為（31.3±0.7） ℃和（32.0±0.7） ℃;MIW組分別為（28.6±1.1） ℃和（29.8±1.3） ℃。36 ℃下軀干皮膚溫度略高，但無顯著差異（p>0.05）。結果表明，不同實驗條件下，胸部、腹部、肩胛及后腰的局部溫度均呈現先降低后緩慢升高的趨勢，

最低溫度與實驗結束時的溫度如表1所示。

隨著冰比例提高，軀干部位的各局部最低溫度和結束時溫度均降低。W組、IW組、MIW組肩胛最低溫度顯著高于其他部位，腹部溫度顯著低于其他部位（p<0.05），W組與IW組的最低胸部溫度顯著高于后腰。降溫程度由高到低依次為腹部、胸部、后腰、肩胛，且冰水比例越高，最低溫度與結束時溫度越接近。

造成軀干不同部位降溫程度差異的主要原因是液冷服的管道排布設計和貼體性［16］。有研究指出，人體表面溫度與液冷服管道間隔近似呈線性關系，且沿管路長度方向，管內冷卻液溫度提高，與外界溫差減小，換熱減少［17］。由于進水口設置在前片下擺處，冷卻液首先流經腹部，且此處管道排布密集（圖1（c）），因此腹部與冷卻液的換熱更明顯，降溫程度最高。另外，該液冷服在側縫處使用魔術貼調節，在腰腹處可高度貼合人體，但肩胛處的貼體性有所欠缺，導致降溫程度較低。Yang等［18］的研究發現，對軀干降溫時，肩胛比其他部位具有更高的局部冷卻閾值，即能夠承受更高的冷卻強度，更有利于改善熱舒適感。

因此，為提高熱舒適和降溫效果，需更注重液冷服肩胛部位的結構設計，提高貼合度，使水流優先對此處降溫或適當增加管道排布密度。

2.2.2 平均皮膚溫度

36 ℃下的平均皮膚溫度顯著高于32 ℃（p<0.05）。除IW與MIW之間無顯著差異，其余不同冰水比例的組別均存在顯著差異（p<0.05）。由圖6可見，NON組皮膚溫度自實驗開始后迅速上升，25 min后基本達到穩定，且超過35 ℃。與NON組相比，穿著液冷服顯著降低抑制了平均皮膚溫度的快速上升。隨著冰比例的提高，平均皮膚溫度升高速度減緩。在32 ℃環境中，IW和MIW組可在整個60 min的實驗過程維持平均皮膚溫度在32～34 ℃（穩態下32～34 ℃為熱舒適溫度）。在36 ℃環境中，MIW組在0～40 min可使皮膚溫度低于34 ℃。

2.2.3 出汗量與汗液蒸發量

表2為不同組別的出汗量與汗液蒸發量，36 ℃下出汗量更高（p<0.05）。IW組與MIW組出汗量顯著低于NON組（p<0.05）;且隨冰比例的升高而降低（p>0.05），表明液冷服能有效減少出汗量，緩解人體在熱環境中的熱應激反應。W組、IW組、MIW組的汗液蒸發率均顯著低于NON組（p<005），說明液冷服的吸濕放濕性性能不足，影響人體的有效蒸發散熱。

2.3 主觀結果

2.3.1 熱感覺和熱舒適

圖7為受試者全身、上半身、下半身熱感覺，36 ℃下的熱感覺顯著高于32 ℃下的熱感覺。NON組全身熱感覺在32 ℃和36 ℃兩個環境溫度中均顯著高于W、IW、MIW組（p<0.05），在60 min分別上升至2.9±0.7（介于暖與熱）和3.5±0.5（介于熱和很熱）。冰比例升高提高了液冷服降溫效率，使全身熱感覺降低。IW組和MIW組的全身熱感覺分別在32 ℃和36 ℃環境溫度中介于1（稍暖）與-1（稍涼）之間，處于較為舒適的范圍。

上半身熱感覺變化趨勢與全身基本相似。32 ℃環境中，MIW組的全身熱感覺低于-1，且上半身熱感覺在10～40 min接近“涼”感覺，因此可能存在過冷。32 ℃下，W組、IW組、MIW組的下半身熱感較為接近，均處于0（不冷不熱）與1（稍暖）之間。而NON組的下半身熱感介于1（稍暖）與2（暖）。36 ℃下，下半身熱感基本呈上升趨勢。實驗結束時，熱感最高為NON組，達2.9±0.5（熱）。最低為MIW組，為1.0±1.0（稍暖）。

雖然液冷服僅針對軀干部位進行降溫，仍可對下半身的熱感覺產生影響，在36 ℃下影響更明顯（40 min后IW組、W組均與MIW組存在顯著差異，p<0.05）。

圖8為全身、上半身、下半身的熱舒適感，環境溫度對熱舒適存在顯著影響（p<0.05）。與NON組相比，W組、IW組、MIW的熱舒適感提高。32 ℃下，W組、IW組、MIW組全身熱舒適與上半身熱舒適均小于1（有點不舒適），可在60 min內基本滿足人體熱舒適。但W組的皮膚溫度、熱感覺顯示人體已達稍暖狀態。MIW組熱感覺評分偏低，且腹部最低溫度為25.5 ℃，存在過涼對身體健康的影響。綜合而言，32 ℃下1︰3的冰水比例（IW）最為合適。

36 ℃下，MIW的全身、上半身，在60 min內大致滿足低于1（有點不舒適），其他情況組別均超出此范圍。MIW組的全身熱舒適情況在50～60 min顯著優于NON組及W組（p<0.05）。故相比實驗中的其他組別，MIW組更為適宜。可進一步提高冰比例降低軀干溫度，提高涼感和熱舒適。但是36 ℃下MIW組最低皮膚溫度已達（25.3±1.7） ℃，提高冰水比例會進一步降低軀干部位皮膚溫度且到達最低溫度的時間推后（圖5），而頭部溫度在20 min后基本穩定為36.7 ℃，溫差約11 ℃。提高冰比例會加大人體皮膚溫差，增大熱感差異，增加不適感。在此情況下，調整軀干部位冷量分配、提高液冷服的覆蓋面積更有利于進一步提高人體熱舒適。下半身的熱舒適感與熱感覺結果相對應，盡管未降溫，但熱舒適感提高。32 ℃下MIW組與NON組存在顯著差異，36 ℃下MIW組與NON組存在顯著差異。

綜上所述，32 ℃下適宜采取1︰3的冰水比例滿足熱舒適需求，36 ℃環境下冰水比例須達到1︰1。

2.3.2 濕 感

圖9為全身、上半身、下半身濕感。36 ℃環境下，由于人體的對流和輻射散熱比例減少，主要依靠蒸發散熱維持熱平衡，導致出汗量增加;且36 ℃下，液冷管道上冷凝現象更為明顯，故人體濕感較32 ℃環境更明顯。

環境溫度對濕感有顯著影響（p<0.05）。MIW組的濕感與NON組及W組存在顯著差異（p<0.05），濕感由高到低排列依次為NON組、W組、IW組、MIW組。盡管提高冰含量、降低進水口溫度會產生更明顯的冷凝現象，但人體的濕感降低，說明冷凝水對人體濕感的影響低于出汗對人體濕感的影響。

3 結 論

本文使用不同冰水比例測試了穿著液冷服在高溫環境下辦公的實際效果，得出以下結論：

1） 使用液冷服對軀干部位進行降溫不僅能夠降低覆蓋

部位的熱感，同時可以降低全身熱感和下半身熱感，提高全身熱舒適性。在本實驗條件下，32 ℃下適宜采取1︰3的冰水比例滿足熱舒適需求，36 ℃環境下冰水比例須達到1︰1。冰比例的提高也降低了人體的濕感，出汗減少是主要原因。

2） 冰比例的提高延長了軀干皮膚溫度的持續下降時間，并延緩了平均皮膚溫度的上升。本實驗條件下，采取1︰1的冰水比例，軀干可持續降溫超50 min。但人體表面溫差超11 ℃，為進一步提高舒適性，應增加水冷服覆蓋面積。

3） 本實驗選用的液冷服對軀干不同部位的降溫程度不同，由高到低依次為腹部、胸部、后腰、肩胛，故需加強對肩胛部位的降溫以提升液冷服整體降溫效果。

參考文獻：

［1］張昭華， 李璐瑤， 安瑞平. 管道式通風服頭部與軀干部位的熱濕舒適性評價［J］. 紡織學報， 2020， 41（8）： 88-94.

ZHANG Shaohua， LI Luyao， AN Ruiping. Thermal-wet comfort evaluation of head and torso ventilation of pipe garment［J］. Journal of Textile Research， 2020， 41（8）： 88-94.

［2］NISHIHARA N， TANABE S I， HAYAMA H， et al. A cooling vest for working comfortably in a moderately hot environment［J］. Journal of Physilolgical Anthropology and Applied Human Science， 2002， 21（1）： 75-82.

［3］GAO C， KUKLANE K， WANG F， et al. Personal cooling with phase change materials to improve thermal comfort from a heat wave perspective［J］. Indoor Air， 2012， 22（6）： 523-530.

［4］GUO T H， SHANG B F， DUAN B， et al. Design and testing of a liquid cooled garment for hot environments［J］. Journal of Thermal Biology， 2015， 49/50： 47-54.

［5］BARTKOWIAK G， DBROWSKA A， MARSZAEK A. Assessment of an active liquid cooling garment intended for use in a hot environment［J］. Applied Ergonomics， 2017， 58： 182-189.

［6］唐劍蘭， 何湘， 尤曉東， 等. 搜排爆用水冷服性能研究［J］. 中國安全防范技術與應用， 2018（6）： 58-62.

TANG Jianlan， HE Xiang， YOU Xiaodong， et al. Study on the performance of water cooling suit for explosive search and disposal［J］. China Security Protection Technology and Application， 2018（6）： 58-62.

［7］牛麗， 錢曉明， 范金土， 等. 可降溫式消防服的設計與降溫效果評價［J］. 紡織學報， 2018， 39（6）： 106-112.

NIU Li， QIAN Xiaoming， FAN Jintu， et al. Design of cooling firefighting protective clothing and evaluation on cooling performance［J］. Journal of Textile Research， 2018， 39（6）： 106-112.

［8］SONG W F， WANG F M， WEI F R. Hybrid cooling clothing to improve thermal comfort of office workers in a hot indoor environment［J］. Building and Environment， 2016， 100： 92-101.

［9］WANG F M， SONG W F. An investigation of thermophysiological responses of human while using four personal cooling strategies during heatwaves［J］. Journal of Thermal Biology， 2017， 70（A）： 37-44.

［10］ALJAROUDI A M， BHATTACHARYA A， YORIO P， et al. Probability of hyperthermia in a hot environment while wearing a liquid cooling garment underneath firefighters’ protective clothing［J］. Journal of Occupational and Environmental Hygiene， 2021， 18（4/5）： 203-211.

［11］陳培東， 王飛， 蔡德華， 等. 液冷服數值模擬及舒適性實驗研究［J］. 低溫與超導， 2021， 49（3）： 91-98.

CHEN Peidong， WANG Fei， CAI Dehua， et al. Numerical simulation and comfort experiment of liquid cooling garment［J］. Cryogenics & Superconductivity， 2021， 49（3）： 91-98.

［12］ASHTEKAR S， MISHRA S D， KAPADIA V， et al. Workplace heat exposure management in Indian construction workers using cooling garment［J］. Workplace Health & Safety， 2019， 67（1）： 18-26.

［13］SHIRISH A， KAPADIA V， KUMAR S， et al. Effectiveness of a cooling jacket with reference to physiological responses in iron foundry workers［J］. International Journal of Occupatianl Safety and Ergonomics， 2016， 22（4）： 487-493.

［14］WANG F， CHOW C S-W， ZHENG Q， et al. On the use of personal cooling suits to mitigate heat strain of mascot actors in a hot and humid environment［J］. Energy and Buildings， 2019， 205： 109561.

［15］鄒浩， 羅小兵， 舒偉程， 等. 液冷服系統的性能測試研究［J］. 工程熱物理學報， 2020， 41（5）： 1160-1165.

ZOU Hao， LUO Xiaobing， SHU Weicheng， et al. Study on performance test of liquid cooling garment system［J］. Journal of Engineering Thermophysics， 2020， 41（5）： 1160-1165.

［16］高海慶， 李皖皖， 王軍. 流態冰蓄冷式空調衣的設計及制冷特性研究［J］. 低溫與超導， 2020， 48（2）： 57-62.

GAO Haiqing， LI Wanwan， WANG Jun. Study on the design and cooling performance of air conditioning clothing with fluidized ice as coolant［J］. Cryogenics & Superconductivity， 2020， 48（2）： 57-62.

［17］郭庭輝. 液冷服中的流動與傳熱及其系統研制［D］. 武漢： 華中科技大學， 2015.

GUO Tinghui. Flow and Heat Transfer in Liquid Cooling Garment and Its System Development［D］. Wuhan： Huazhong University of Science and Technology， 2015.

［18］YANG H C， CAO B， JU Y， et al. The effects of local cooling at different torso parts in improving body thermal comfort in hot indoor environments［J］. Energy and Buildings， 2019， 198： 528-541.

Effects of the proportion of ice and water on the performance of liquid-cooling vests

ZHOU Xiyaa， ZHENG Qinga， KE Yingb

（a.College of Textile Science and Engineering; b.School of Design， Jiangnan University， Wuxi 214100， China）

Abstract：?When people work in a high-temperature environment， the body’s heat dissipation is inhibited and the physiological burden on workers increases. Heat stroke may be triggered and heat cramps and pyrexia may occur when the body’s heat burden exceeds the body’s ability to self-regulate， causing life-threatening conditions in severe cases. At the same time， high temperature workers are prone to anxiety and distraction， reducing work efficiency. In recent years， flexible and portable cooling clothes are increasingly used in high-temperature operating environments. Among them， the liquid-cooling garment has the advantages of good cooling effect， wide range of applicable environments， and easy replacement of cold sources. Power and functional equipment of the liquid-cooling garments has become miniaturized and the cost has been reduced， which provides the possibility for liquid-cooling garments to be used in daily life for human cooling. Ice and water are the most commonly used cold sources for the liquid-cooling garments， and the ratio of ice to water has an important effect on its cooling effect. However， there are few experiments exploring the effect of ice and water ratio on human thermophysiological response and subjective comfort.

Therefore， the effect of liquid-cooling garments on human thermal response under different ice to water ratios was investigated through human wearing experiments. Ten subjects were recruited to sit still in 32 ℃ and 36 ℃ environments to simulate office conditions with and without wearing the liquid-cooling vest. When they wore the liquid-cooling vest， the cold source was set up at three kinds of ice and water ratios： 2 kg water， 0.5 kg ice & 1.5 kg water， and 1 kg ice & 1 kg water. Objective parameters including the skin temperature， sweat production， and sweat evaporation of the subjects were measured. The subjective feelings of the subjects were obtained， including heat sensation， thermal comfort， and wetness. In addition， the inlet and outlet temperatures of the liquid-cooled suit were measured and the differences between them were calculated.

The results show that the increase in ice ratio prolongs the sustained decrease in torso skin temperature and delays the increase in mean skin temperature. Under the present experimental conditions， continuous decrease in torso temperature can last for over 50 min when a 1︰1 ice to water ratio is adopted. But the temperature difference on the human surface exceeds 11 ℃. To further improve the comfort， the area covered by the water-cooling garment should be increased. The use of a liquid cooling vest to cool the torso can not only reduce the heat sensation of the covered area， but also reduce the whole body heat sensation and lower body heat sensation， and therefore improving the whole body thermal comfort. The increase of ice ratio also reduces the wet sensation of the body， mainly due to the decrease of sweating. Under the present experimental conditions， it is appropriate to take a 1︰3 ice to water ratio to meet the thermal comfort demand at 32 ℃. Under the 36 ℃ environment， the ice to water ratio must reach 1︰1. In this experiment， the cooling degree of different parts of the torso is different for the liquid-cooling vest， which is highest at abdomen followed by chest， posterior waist， and scapula. The cooling effect at the scapular area should be enhanced to improve the overall cooling performance of the suit.

The liquid-cooling garment can save energy by cooling the micro climate under the clothing to meet the thermal needs of the human body， and has an outstanding cooling capacity. Promoting the development of liquid-cooling clothing is conducive to maintaining the physical and mental health of workers.

Key words：?liquid-cooling garment; thermal comfort; ice to water ratio; personal thermal management; thermophysiological response; heat exposure