1、第六章 高温与寒冷环境下服装的舒适性,环境气温过高或过低时，由于需要服装来进行体温的调节,所以对于服装性能的要求较高。在高温条件下，人体与环境之间的热交换可能会出现“反常”现象。(就不需要利用服装保温,因为那样影响了自身的调节作用)在低温寒冷条件下，对服装的隔热性会有特别高的要求，同时还要顾及热平衡以外的其它舒适性要求。,第一节 高温环境下服装的舒适性,在高温环境中，服装的作用有利、弊两方面。在高温炉旁，服装可以减少外界热能传入人体，这是有利的一面。在闷热的夏天，衣服阻碍体热散失和汗液蒸发，给人增加了热负荷。当环境气温高于30，无论穿多少衣服，都会产生热应激反应。此种条件下，对于服装的要求是尽
2、量增加散热量，减少身体的热负荷。本节主要分析高温环境及高温环境下服装的性能要点。,一、高温环境概述对于人体来说，通常以皮肤出汗的最高临界温度平均皮肤温度35划线，气温高于35以上的环境，称为高温环境。高温环境给人增加热负荷。我国南方的广大地区，有着普遍高温潮湿的气候特点。例如海南省和广东省大部分地区长夏无冬；居长江中游的南京、武汉、长沙等地，因为距海洋较远，海风调节影响小，所以是我国最热的地方。我国南方炎热地区的气候特点列于下表。,我国南方炎热地区的气象参数 地点 年平均气温 最高气温 年平均湿度 最高太阳辐射强度（） （） （%） （J/cm2m） 海南 23.6 38.9 84 7.03
3、广州 21.8 28.7 68 6.74 长沙 17.3 40.6 77 6.66 武汉 16.2 39.4 75 6.66 南京 15.4 40.7 71 - 重庆 18.3 42.2 81 -,高温环境对人体的影响，是工农业生产和军事劳动中经常遇到的问题。工农业生产中主要的高温作业有： 冶金工业的炼铁、炼钢、锻造、轧钢； 机器制造工业的铸造和热处理； 化学工业的合成、氧化车间； 发电厂、煤气厂、轮船、火车的锅炉房； 陶瓷、玻璃、造纸、纺织印染、制糖、砖瓦等工厂的主要车间； 探矿井劳动；夏季露天作业，如搬运、装卸、基建、水利和农田劳动等。,在军事劳动中，陆海空三军都有高温作业： 夏季步兵军事
4、训练、野营拉练， 坦克驾驶舱， 潜水艇机器房、 鱼雷发射室， 战斗机座舱， 防化兵操练等等。,二、高温环境对人体的影响在炎热条件下，人的体温生理调节系统的措施是心跳加快、血管扩张、血液流速加大，通过增加血流量，把体热输送到体表并将其逸散到大气中。如果环境气温高于皮肤表面温度，那么辐射、对流和传导不仅不能散失体热，反而会从环境中得热，此时，蒸发散热是人体散热的唯一渠道，出汗量也比平时会加大。在气温很高、尤其是持续高温时，单靠大量出汗、蒸发是难以维持体热平衡的，必须辅以行为调节，如敞开和减少衣服、伸展身体、降低运动量等。,人体所排出的汗水，大部分通过皮肤表面蒸发掉，少部分被皮肤吸收。如果汗量很大，
5、内衣吸附和揩擦是散失热量的重要手段之一。夏天，人体所排出的汗水中，3040蒸发到大气中，68被皮肤吸收，其余50以上或者被衣服吸附，或者被擦掉。所以，服装对水分转移起了很大的作用。皮肤表面的汗水蒸发与空气湿度关系密切。大气湿度越高，汗水的蒸发越困难，人就越感觉到闷热。因此，在讨论高温条件下的着装舒适性时，空气湿度的影响同样重要。,三、高温条件下服装的舒适性从传热学的观点考虑，裸体最有利于散热。裸体状态的人辐射散热能力比穿着衣服的人体大l0倍。但是,人们在通常情况下不能不穿衣服，这不仅是出于文明和礼仪的要求，还因为衣服可以防护人体。在环境温度35以上或者有强大的辐射热环境中，服装能够减少外界热能
6、传到人体。在高温环境下，人们一方面依靠扩大蒸发来散热，一方面通过遮蔽以减少直射热，前者是内热的散发，后者是外热的遮防。,1.内热散发与服装（环境温度小于35）为防止因暑热高温而引起体温上升，促进衣服内的热量发散，一般采用的方法有：裸出皮肤，用透气性的衣料，通过衣服开口促进换气，穿易于排汗的服装。,裸出皮肤：人体内热的发散和蒸发，最有效的方法是去掉妨碍体热发散的衣物，把皮肤裸露出来。短袖、背心、短裤裙使用透气性的衣料：为了把衣服内的高温、高湿空气以及水蒸气放出来，就需要使用透气性良好的材料。 透气性决定于衣料的密度、厚度、表面形状及弹性和柔软性等因素。,透气性* 透气性也是服装材料重要的卫生指标
7、。它是 指当织物两侧存在一定的压力差时，空气透过织 物的能力。它的作用在于排出衣服内积蓄的二氧 化碳和水分，使新鲜空气透过。根据透气的大 小，服装材料可分为易透气、难透气和不透气三 种。影响服装材料透气性的主要因素有纤维的性 质、织物组织结构及吸水作用。,1 纤维性质 一般，天然纤维比化学纤维透气性好，天然 纤维中，又以棉、麻、丝的透气性比较好，而羊 毛的透气性稍差些。 2 织物性质服装材料的透气性不仅受纤维种类影响，更受织物结构特征的影响，因为透气性与气孔形态的关系甚大，织物组织中的织眼等直通气孔比不定形气孔（如纤维内部空隙，絮料裂纹等）更利于空气的透过。因此，织物密度大的厚型材料透气性较差
8、，羊毛、呢绒等不规则气孔的制品透气性也不那么好。相反，当羊毛制品吸水后，反而透气性下降较少,这是因为水分占据空隙后会使透气性下降，但羊毛由于弹性好且拒水，使空隙不易减少。,衣服的通风性能:衣服的通风性能主要是内外空气对流，它与衣服的设计形式有关。 一般说来，夏季的服装式样以覆盖面积小、开口大、结构宽松为特征，衣服内外换气便捷。 穿易于排汗的衣料：夏天的服装，衣料的吸湿和放湿性能必须优良。,* 吸湿、透湿（透水）性 吸湿性、透湿性是服装材料重要的卫生指标。服装材料放置在大气中吸收水分的性能称为吸湿性。吸湿性主要取决于纤维的性质，但因纱线的加工方法或材料的织法不同，吸湿性也有不同程度的变化。透湿性
9、（这里指透水性）则是指水分穿过布层的性能。一般情况下，人体皮肤表面的湿度比外界空气高，所以人体皮肤表面的水分穿过织物扩散到外界空气中，如果扩散不充分，就产生不舒服的感觉。,1 纤维性质 各种纤维的结构成分不同，因此它们的吸湿性也不尽相同。天然纤维和人造纤维都是亲水性纤维，因此吸湿性好，合成纤维为疏水性纤维，因此吸湿性差。尤其丙纶的吸湿性最差，几乎不吸湿。各种纤维吸湿性大小排序为： 羊毛粘胶麻丝棉维纶锦纶腈纶涤纶。,2织物性质 纤维的吸湿、透湿性决定了织物的用途。麻纤维由于吸湿散热快，接触冷感大，因此是理想的夏季衣料；合成纤维制品由于吸湿性差，穿着有闷热感，但其易洗快干，具有优良的洗可穿性；羊毛
10、织物虽然吸湿性很好，但其放湿速度较慢，因此不适宜做夏装。弱捻纱织物比强捻纱蓬松、含气量大，因而吸湿性好；针织物比机织物吸湿好；起绒、起毛织物比一般织物吸湿好，棉起绒布适宜婴幼儿服装。,2.外热遮防与服装（环境温度大于35）人体的体温为37的发热体，体表温度约为33 。在高温环境下，由于劳动或运动，人体容易升温，随着气温接近体温，体热的发散越来越困难。在夏季，外界对于人体的传热，主要来自于太阳或人工热源的辐射热，以及由此引发的环境高温的传热。,对于来自热源的辐射热，可以用适当的衣物来遮防。衣物的遮热方法，可以分为离体遮热、覆盖遮热和利用不同衣料色相的吸热差异。离体遮热：利用离开人体的物品来遮挡辐
11、射。 遮热体一般形成较大的阴凉，多离开人体几十厘米，可使遮热体吸收的热量尽量不影响人体的放热，从而得到良好的防暑效果。(太阳伞、遮阳篷等),覆盖遮热：采用衣物直接包裹人体来遮挡日射。 在高温低湿地带，特别是沙漠地区，人们为了抑制过度的发汗，常常采用这种方法来遮挡热辐射。 这种方法不适合高温高湿地区。,利用衣料色相的吸热差异性。热辐射到衣服上，其中一部分被反射，一部分被吸收，一部分透过衣料，被吸收和透过的热对人体有加热的作用，在防暑时，要尽量减少这种吸收和透射，增大反射，与衣料吸热关系最大的是衣料的色相。衣服的颜色以白色到黄色的淡色为好，因为白色和浅黄色的反射率高，吸收率低，有显著的防辐射热作用
12、。,色彩的形成颜色是很复杂的物理现象。它的存在是因为有三个实体：光源、物体、观察者。我们日常见的白光，实际由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种波长的光组成，物体经光源照射，吸收和反射不同波长的红、绿、蓝光，经由人的眼睛，传到大脑形成了我们看到的各种颜色，也就是说，物体的颜色就是它们反射的光的颜色。,.颜色的形成,红、绿、蓝三种波长的光是自然界中所有颜色的基础，光谱中的所有颜色都是由这三种光的不同强度构成。把三种基色交互重叠，就产生了次混合色：青（CYAN）、洋红（MAGENTA）、黄（YELLOW）。,图2.RGB交叠，产生CMY,基色和次混合色是互补色。也许大家会奇怪，从图2
13、中，三种颜色加起来应该是更暗的颜色才对，怎么会是白色呢？这里要提醒大家，我们所加的是“光线”！红、绿、蓝三种光线加起来，自然是最亮的白光，即白色区域的是因为光全被反射出来，类推，如果光全部被吸收，那么我们看到的就是黑色。这种颜色由于是光线相加，所以称为“加色法三原色（ADDITIVEPRIMARIES）”。,除此以外，夏季服装还要注意：衣服外表的粗糙度:由于衣服的内表面贴近皮肤，衣料内表面粗糙一些，能增加衣下空气层，有利于透气和水气弥散。而衣料外表面则要求相反，因为外表面粗糙的衣料吸收辐射热较多，反射率低，外表面平滑的衣料反射率高，吸收辐射热较少。所以夏季服装衣料的外表面平滑为好。(驼丝锦)特
14、别提出麻纤维的特点，服装粗糙，颜色较浅。,衣服的透湿指数:从服装卫生学的定量指标来说，夏季服装的隔热值愈小愈好，而透湿指数和蒸发散热效能指数则愈大愈好。这是决定夏季着装舒适与否的关键因素。一般认为，在有风的环境中，夏服的im值在0.50.8之间，才能使人感觉不闷热。(im=0表示服装完全不透湿，im=1表示完全没有透湿阻力一般夏季无风的条件下，衣服的透湿指数小于0.5）,第二节 寒冷环境下服装的舒适性,一、寒冷环境概述寒冷可以被分为一般性地区寒冷、高原寒冷和冷水浸泡性寒冷。除了地区气候寒冷以外，在攀登高山、高空跳伞、海上作业和潜水作业时也会遇到寒冷环境。寒冷的气候给从事工农业生产的劳动人民和军
15、队活动都会带来一定的影响。 高原寒冷，还会引起人体特殊的生理病理变化。,低温作业环境有啤酒工厂的地窖（47）；冷藏库（015）。许多户外作业如兴修水利、基建、地质勘探、石油钻井、田间劳动、捕鱼、部队站岗放哨、巡逻及军事训练，常在严寒环境中进行。我国领土辽阔，地形复杂，各地距海洋的距离差异很大，气候多样。如黑龙江省北部全年无夏；青藏高原西部终年积雪；在“三北”地区，冬季十分寒冷，许多地方一年中有5个月以上气温低于0(表6-4)。,我国“三北”地区几个城市的气候情况地名 全年平均 一年中气温0 极端最低 室外平均温（） 以下时间（月） 气温（） 风速（m/s） 北 京 11.6 4.0 -27.9
16、 3.0 海拉尔 -2.1 7.0 -48.5 2.4 哈尔滨 3.5 6.0 -38.5 3.4 呼和浩特 5.7 5.5 -32.8 1.5 西 宁 5.6 5.2 -26.6 1.7 乌鲁木齐 7.3 5.1 -41.5 1.3,青岛月平均气温表 （年平均温度：15.2 ）月 份： 1月 2月 3月 4月 5月 6月 平 均 0.6 3.0 8.3 14.5 19.8 24.7 温 度： 月 份： 7月 8月 9月 10月 1 1月 12月 平 均 27.8 28.8 24.2 17.9 9.8 3.0 温 度：,二、寒冷环境对人体的影响人体对温度变化是比较敏感的，但是，在着装情况下，外
17、界气温对人体的影响取决于衣服的性能，因为服装的隔热性决定了皮肤表面的空气温度。人的感觉也可以用皮肤温度来衡定：平均皮肤温度31.534.5属于舒适范围，33最舒适。,一般人的舒适上限为35，超过35时，90以上的人感觉热；平均皮肤温度31.5是舒适的下限，身体强壮和寒冷习服的人感觉舒适，而大多数人感觉凉。温度下降，人体逐步由凉到感觉寒冷。平均皮肤温度下降到2931时，有寒冷不舒适感，到25时，皮肤有麻痹感。体内温度降低到33时，人开始意识模糊，如继续降低，则有生命危险。,人体感知到寒冷后，体温调节机能的一个重要作用就是减少热量散发，为此，血管会收缩起来。当收缩血管不足以维持体温，人会通过打寒颤
18、来产热。一旦体温继续下降，就需要靠运动等特别方式来大量产热。,三、寒冷程度的判定1.气温估计法 在寒冷的野外活动，如没有携带温度计，可根据客观地观察和主观感觉，估计当时的气温。估计的依据是：在穿着防寒性能较好的服装情况下，气温不到零下20时，无风时没有很冷的感觉；,气温低于零下20时，呼出气中的水分会结霜，附在胡须、眼睫毛和眉毛上，呼吸稍急促；气温低于零下40时，空气中的水分凝成雾状，能见度很差，鼻尖、足尖、指尖等身体末梢部位及脸颊和额部有阵痛感觉，腕关节感觉很冷，身体与衣服之间觉得有冷气层，寒气逼人，说话困难。,2.相当温度寒冷往往是低气温和风的联合作用，风速大、气温低则寒冷程度严重；反之，
19、风小且气温较高，则寒冷程度较低。有风时的寒冷程度可用相当温度表示。它是把有风的冷环境中的气温，折合为无风时相同寒冷程度下的气温。,其计算方法如下：相当温度外气温+风速（外气温-36）/10 例如，外界气温为-5，风速为10米秒，则相当温度为：-5+10（-5-36）/10=-46（）,根据相当温度可预测手指和足趾发生冻结的时间，在预防局部冻伤方面有参考价值。 不同温度下手指和脚趾冻结所需要的时间相当温度 裸露足趾 手指（戴绒线手套） 足趾（穿棉鞋）（） （min） （min） （min）-20 12 30 120-25 10 30 120-30 8 30-20 120-90-35 7 30-2
20、0 120-90-40 6 30-20 120-90-45 5 30-20 120-90-50 4 20-10 90-70-55 3 20-10 90-70-60 2 20-10 90-70-65 2 5-3 60-40-70 1 5-3 60-40,3.皮肤温度人体在冷环境中，皮肤温度的下降幅度与冷应激强度成正比。因此，了解皮肤温度变化与寒冷气候的关系，对评价寒冷程度，做好预防冻伤工作，具有一定的意义。在这一方面，我们主要可以通过了解不同气温下各部位的皮肤温度以及在同一气温下不同时间脚趾温度的变化来判定寒冷程度。,A.不同气温下各部位的皮肤温度 由于各部位的解剖和生理学特点不同，在不同气温下
21、各部位皮肤温度下降的幅度有差别；在同一气温下各部位的皮肤温度也不一致，但总的趋势是随着气温降低而下降。不同温度下人体易冻伤部位的皮肤温度见下表：,不同温度下人体易冻伤部位的皮肤温度*（） 气温（）耳 鼻 下颌 面颊 手指 手背-15 20 13 12 22 20 18-25 17 10 10 20 17 15-35 15 5 6 17 16 14 *受试者为青年，测试条件为无风、静坐2小时，冬季着装,B.在同一气温下不同时间脚趾温度的变化脚趾温度的变化常常可以作为寒冷程度及寒冷耐受的限度指标。下图表示部队战士穿着冬装、在-22、无风的气候条件下，静坐4小时，其拇趾背侧皮肤温度的变化情况。,着冬
22、装在-22环境下静坐时足趾皮肤温度的变化,4.风冷指数风冷指数又称为风寒指数, 风冷指数可以根据气温和风速计算得出。另外，有关学者曾经建立了一个环境气温、风速和风冷指数之间的关系图，即风寒诺模图。在图中，根据风速和气温可以直接得到相应的风冷指数值。同时，不同气温和不同风速条件下，人的温度感觉及对寒冷的耐受限度也可以从风寒诺模图估算出来。,风冷指数的测定是用一个盛水的铜圆柱体来进行的，没有考虑服装的隔热值和挡风作用，所以，它不适用衣服遮盖的部位及评价全身寒冷程度，只适合于预测裸露部位的寒冷程度及耐受时间。不管人们穿多少衣服，脸颊的五官甚至手都常常裸露在外，这些部位可以决定人在寒冷环境中的耐受限度
23、。,5.体温指标对于全身着装的人，除用手和脚趾皮肤温度以外，还可以用平均皮肤温度和直肠温度来判断寒冷程度及耐受限度。在极端寒冷环境中，应以平均皮肤温度22为耐受指标，或以直肠温度35作为耐受限度。,四、冬季服装的舒适性要求长时间生活在寒冷环境中的人，服装是保证舒适和生存的重要条件之一。在寒冷条件下，如何选择服装材料、如何设计服装的款式、如何搭配服装和饰物、穿多少衣服比较合适，都值得研究。 1.服装的性能要求a.服装的保温性:冬季服装以防寒防冻为主，服装的保温性是第一位的要求。,b.服装的防风性能:冬季服装至少应有一道防风层，选择致密、透气性小的材料，例如呢绒、皮革制品等。 c.服装的吸湿性:吸
24、湿性较好的衣服无论在夏天或冬天都对维持人体热平衡有利。d.服装的透气性:总的说来，冬季服装的透气性不象夏季服装那么重要，对于各层衣服的要求也不一样。,e.服装的颜色:冬天穿深色衣服增加保温效益的作用有限。f.服装的结构与样式:冬季的服装最好是多层的，一方面增加衣下空气层的厚度有利于保暖；另一方面便于增减衣服。合理增加密闭性。,g.冬季服装的生理卫生学要求:为了维持人体热平衡，服装的热阻必须达到使人体散失的热量与代谢产热量相等的水平。究竟穿多少衣服合适，主要根据环境气候条件、人的活动状态、体质强弱和有无耐寒锻炼来确定。,2.防寒手套、鞋和袜的舒适要求 A. 防寒手套人们在寒冷环境中作业，必须保证
25、手指的灵活性。手指的温度下降到13l0之间时，就会发生疼痛、关节僵硬、触觉减退，因而丧失操作工具的能力。手指的几何形状很复杂，因而，防寒手套的形状、厚度与灵活性之间存在着很难克服的矛盾。手套宜选用最好的保暖材料，设计上必须适合手的自然形状。手背的血管接近皮肤表面，为了保证血液供应，防止冻伤，所以手背处的隔热值要大一些。手套过紧或指尖处太薄或有孔洞时，容易发生局部冻伤。,B.鞋和袜人在寒冷环境中的耐受时间，很大程度上决定于手套和鞋袜的保暖性能，而脚比手更难保暖。常常有这样的情况：身上服装的隔热值足够保暖，而脚趾的温度降低至2l左右，使人剧痛难忍。,鞋袜的作用不只是防寒防冻，还有其它方面的生理学意义。它要保护脚部不受外界机械力的损伤，即防止打击和挫伤，避免凸凹不平的地面影响脚的活动。鞋袜还应使身体重心有个正确的位置，并能对人体起防震和缓冲作用。鞋袜还可以防水、防潮、防高温烫伤，胶制鞋还有电绝缘作用。此外，鞋袜可使脚避免蚊虫叮咬。,本章复习要点,第一节 高温环境下服装的舒适性 高温环境概述 高温环境对人体的影响 高温条件下服装的舒适性,第二节 寒冷环境下服装的舒适性 寒冷环境概述 寒冷环境对人体的影响 寒冷程度的判定 冬季服装的舒适性要求,
