服裝熱濕舒適性評價指標(biāo)及方法概述

服裝熱濕舒適性評價指標(biāo)及方法概述陸麗婭;張輝【摘要】服裝熱溫舒適性是服裝舒適性的一個重要指標(biāo).從客觀評價和主觀評價兩個方面概述了服裝熱濕舒適性的常用評價指標(biāo)及評價方法，分析了服裝熱濕舒適性的評價系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的常用處理方法，提出了今后的研究方向.【期刊名稱】《紡織科技進展》【年(卷)，期】2014(000)004【總頁數(shù)】4頁(P58-61)【關(guān)鍵詞】服裝舒適性;評價指標(biāo);評價方法【作者】陸麗婭漲輝【作者單位】北京服裝學(xué)院服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京100029;北京服裝學(xué)院服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京100029【正文語種】中文【中圖分類】TS941.79服裝的熱濕舒適性能是評價服裝舒適性的一個重要指標(biāo)。從服裝工效學(xué)角度看，人體-服裝-環(huán)境是一個不可分割的系統(tǒng)，相互影響、相互制約。服裝的熱濕舒適性著重研究三者在熱、濕兩方面的相互耦合作用，使人體與外界環(huán)境達到必要的熱平衡。研究服裝的熱濕舒適性評價方法，確定評價指標(biāo)，對于調(diào)節(jié)人體熱平衡，并在一定程度上提高服裝的穿著舒適性具有指導(dǎo)意義。人體著裝的舒適狀態(tài)是指在所有物理、生理、神經(jīng)生理和心理過程的綜合基礎(chǔ)上著裝者的主觀感知判斷［1］。服裝熱濕舒適性評價分面料和服裝兩個方面，現(xiàn)綜合客觀評價及主觀評價，從物理學(xué)、生理學(xué)及心理學(xué)等方面介紹服裝熱濕舒適性的評價指標(biāo)、評價體系及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法。1客觀評價客觀評價是指借用相關(guān)儀器和設(shè)備對服裝的熱、濕傳遞性能進行測定，該方法通過測試服裝的某些物理指標(biāo)及人體穿著服裝時的各項生理指標(biāo)的變化來完成對服裝的熱濕舒適性的定量評價［2］?？陀^評價包括物理指標(biāo)評價方法和生理指標(biāo)評價方法。1.1物理指標(biāo)評價方法物理指標(biāo)評價方法是指服裝單項指標(biāo)的測試，它是基于熱平衡的研究。1.1.1熱舒適性物理指標(biāo)服裝熱舒適性物理指標(biāo)以熱阻、保溫率為主。1941年生理學(xué)家格杰等人在Science雜志上提出了一個服裝的保暖性指標(biāo)，即現(xiàn)在通用的服裝熱阻單位——克羅（clo）［3］o克羅解決了服裝熱傳遞的定量測試問題，并用來比較不同服裝的保暖性能，是目前普遍采用的熱阻單位。1960年英國人Peirce等也提出了一種熱阻單位——托格（Tog）,1clo相當(dāng)于1.55Tog［4］。服裝熱舒適性的測試儀器以暖體假人為代表，暖體假人分恒溫假人、變溫假人和出汗假人3類，其中前兩類可用于測量服裝的熱阻值。除暖體假人外，Jelka等人利用三維模擬技術(shù)提出了一種新方法，創(chuàng)建與實測生理值相近的3D人體模型（包括姿勢、活動量和皮膚表面溫度等），模擬環(huán)境因素（包括空氣溫度、濕度、熱輻射和風(fēng)速等）、服裝款式及構(gòu)成服裝的面料組織結(jié)構(gòu)、厚度等，同時設(shè)置人體與外界環(huán)境的熱傳遞模式、人體在該條件下的新陳代謝率，最后通過計算機軟件預(yù)測和評價人體、服裝及環(huán)境三者之間的熱舒適性情況［5］。1.1.2熱濕舒適性綜合評價由于人體穿著服裝時，更多是強調(diào)服裝熱濕動態(tài)的舒適性。而溫度、濕度差同時存在，因此兩者需要綜合考慮。1962年，伍德科克提出了服裝的透濕指數(shù)，并把它作為熱環(huán)境下評價服裝熱濕舒適性的指標(biāo)［6］。透濕指數(shù)值范圍在0~1之間，值越大，表示服裝在該環(huán)境中維持熱平衡的能力越強。但SpencerSmith指出，伍德科克在定義透濕指數(shù)時忽略了輻射熱的影響，透濕指數(shù)并不是無因次指數(shù)［7］。此外，美國著名服裝生理學(xué)家戈德曼博士于1965年將服裝的透濕指數(shù)與克羅值相結(jié)合，提出了蒸發(fā)散熱效能指數(shù)，該指數(shù)描繪了服裝熱阻與服裝透濕性的交叉影響，其值越低，服裝的透濕性能愈差。服裝熱濕性能的評價實驗需要通過假人模擬法，利用出汗假人進行服裝透濕性試驗研究。該方法可按需要在任何條件下進行連續(xù)試驗，數(shù)據(jù)重復(fù)性好，并可排除生理及心理因素的影響，獲得的實驗結(jié)果穩(wěn)定且誤差較小，主要的評價指標(biāo)為透濕指數(shù)和濕阻。出汗假人屬于第3代暖體假人，它不僅能夠模擬人體的出汗，還可做出比較復(fù)雜的動作，能更真實地反映人體、服裝和環(huán)境的熱濕交換過程。目前國內(nèi)外對假人的研制如火如荼，國內(nèi)有東華大學(xué)研制的用于艙內(nèi)艙外航天服測試的具備國際領(lǐng)先技術(shù)的暖體假人，以及重復(fù)性好、測量精確度高的出汗假人，國外有瑞士的出汗假人“SAM”和韓國的暖體假人“NEWTON”［8］。在服裝熱濕舒適性綜合評價的運用中，比較有代表性的是香港理工大學(xué)范金土教授研制的出汗假人“Walter”，它是世界上首例采用水循環(huán)和高強度“可呼吸面料”制成的出汗假人.“Walter”可以模擬人體的潛性出汗和人體的溫度分布，也可以通過更換具有不同透氣性的模擬皮膚來調(diào)節(jié)出汗速率。該假人可同時測量干熱傳遞量、蒸發(fā)散熱量、熱阻和濕阻值等，另外卜假人四肢還可模擬人體步行活動［9］。虛擬儀器的誕生推動了服裝熱濕舒適性測試方法的新發(fā)展，它以計算機為核心硬件，通過配置I/O接口設(shè)備將傳感器采集到的信號輸送至計算機，利用顯示器來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，通過用戶編寫不同測試功能的軟件，對采集到的信號進行顯示、分析和處理，是一種用戶通過對軟件編程并同儀器硬件有機地結(jié)合在一起的儀器，同時它能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的、動態(tài)的數(shù)據(jù)采集［10］。虛擬儀器優(yōu)點在于它的應(yīng)用軟件集成了儀器的所有采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件可被計算機軟件所代替。2006年李玲等學(xué)者基于Labview編程語言,運用虛擬儀器自行研制了一個新型的模擬皮膚出汗性能測試裝置，可測量在不同壓力和溫度下模擬皮膚的出汗蒸發(fā)速度及模擬皮膚的濕阻［11］。1.2生理指標(biāo)評價方法生理指標(biāo)評價方法是受試者在特定實驗環(huán)境下，穿著試驗服裝并記錄和分析的人體生理參數(shù)變化來評價服裝舒適性的一種有效方式。具體評價指標(biāo)包括心率、體核溫度、皮膚溫度、血壓、出汗量、出汗速度、汗蒸率、服裝內(nèi)微氣候的溫度與濕度等。但生理實驗的可重復(fù)性較差，不利于標(biāo)準(zhǔn)化。由于服裝舒適性的影響因素非常多，生理評價也常常和心理學(xué)相結(jié)合，從而避免了一些因指標(biāo)繁多而產(chǎn)生的系統(tǒng)性方面較為薄弱的缺點。通過對服裝熱濕舒適性的生理學(xué)評價，可以發(fā)現(xiàn)人體生理指標(biāo)盡管因人而異，但也有其變化的規(guī)律。諶玉紅等人曾設(shè)計出一款便攜式衣內(nèi)微氣候儀，該儀器硬件包括溫度傳感器、濕度傳感器、脈沖變換器等，測量儀的軟件部分主要完成溫度、濕度和心率信號的采集、計算和存儲工作［12］。該測量儀便攜方便、抗干擾性能好，且測量精度高，工作穩(wěn)定、可靠。在生理評價研究方面，王強等人曾利用受試者心率的變化規(guī)律結(jié)合心理評價來研究服裝的放松量及重量對服裝舒適性的影響，從而確定了服裝的放松量變化是主要的作用因素［13］；張輝等人利用受試者的平均皮膚溫度、出汗量、代謝產(chǎn)熱量、衣內(nèi)溫度、衣內(nèi)濕度等研究寬松度對運動T恤熱濕舒適性的影響［14-15］；李棟高等人以皮膚溫度、生理飽和壓差、無感發(fā)汗量等為參數(shù)，研究在潛汗?fàn)顟B(tài)下服裝的熱濕舒適性［16］。蔣培清等在31°C、75%RH的人工氣候室中通過測量穿著者的皮膚溫度、皮膚與服裝間微氣候的溫濕度、人體代謝量、汗蒸發(fā)率等值，對服裝的熱濕舒適性進行綜合分析，探討高溫環(huán)境中服裝材料的選擇［17］。2主觀評價主觀評價是人體穿著實驗的重要內(nèi)容，是能反映人體穿著舒適感的最直接、最有效的方式。然而，主觀舒適感因人而異，所以沒有一種準(zhǔn)確的定義。主觀評價法即心理評價法，是對客觀評價方法的補充及檢驗，它是在特定的實驗環(huán)境中（如人工氣候室）讓受試者穿著不同的服裝進行舒適感覺評分。主觀評價實驗主要通過人體生理心理學(xué)實驗或人體穿著實驗進行。人體生理心理學(xué)實驗主要是借助生理測試進行心理評估。進行人體穿著實驗時，首先要設(shè)計好評價問卷，對所研究對象的性能采用語意差別進行描述，將受試者的感覺強度賦予數(shù)值，選擇能準(zhǔn)確表達舒適感的術(shù)語或指標(biāo)建立合理的評價標(biāo)尺，再進行相關(guān)的測試和評分。在實驗前，有必要對受試者進行培訓(xùn)，從而統(tǒng)一受試者對舒適感的感知和表達標(biāo)準(zhǔn)，將人體的主觀感覺量化。最后利用數(shù)學(xué)方法處理實驗結(jié)果以達到評價的目的。主觀感覺評價指標(biāo)的確立和標(biāo)尺的劃分是心理學(xué)評價方法中的一個重要環(huán)節(jié)，目前已有的評價指標(biāo)包括熱濕感、適穿感兩大類，以及PMV（預(yù)測平均投票數(shù)）和PPD值（不滿意百分數(shù)）等。PMV指標(biāo)表示大多數(shù)人對熱環(huán)境的平均投票值，并與七級熱感相對應(yīng)，其值從-3到3。PPD表示對熱環(huán)境不滿意的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比。PMV與PPD之間有一定的相關(guān)性，可用公式表達，多以組合形式使用來評判［18］。心理評價標(biāo)尺包括Hollies四級標(biāo)尺和五級標(biāo)尺、NatickMcGinnis熱舒適標(biāo)尺、Fritz語意差異標(biāo)尺及熱感主觀比例標(biāo)尺［19］等，另外還有較為常用的三點標(biāo)尺、五點標(biāo)尺和ASHARE七點標(biāo)尺等。但目前也有研究者在進行心理評估時主要根據(jù)實驗需求自行設(shè)定標(biāo)尺，因此評價標(biāo)尺沒有較完整的定義，也沒有考慮擴大到不同環(huán)境的應(yīng)用。在服裝舒適性主觀評價實驗中已經(jīng)使用了大量的心理學(xué)評價方法和心理學(xué)標(biāo)尺，所獲得的研究成果量化了人體的主觀感覺。然而主觀評價雖兼顧物理和生理因素，但更多受到了個人主觀因素的影響，所獲得實驗結(jié)果仍會具有一定的離散性，因此需要進行大量的實驗使研究結(jié)果更為精確、穩(wěn)定。此外，數(shù)據(jù)結(jié)果會因?qū)嶒炛兴捎玫闹饔^標(biāo)準(zhǔn)有所差異，所以需將心理學(xué)定律和數(shù)學(xué)處理方法相結(jié)合使用。3評價系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理方法3.1評價系統(tǒng)服裝熱濕舒適性的評價系統(tǒng)已經(jīng)在不斷完善過程中，而且基本都是基于主、客觀相結(jié)合的綜合評價體系。但客觀上物理指標(biāo)定義和檢測儀器的選取具有一定的不一致性，從而導(dǎo)致客觀評價方面的不統(tǒng)一性。而主觀評價方面公認標(biāo)尺的選取和受試者個人判斷的誤差也會影響評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此整個服裝熱濕舒適性的評價系統(tǒng)只能理解為主、客觀評價在一定意義上的結(jié)合，還需不斷精確和統(tǒng)一，才能使整個評價體系更加全面。目前國際上針對設(shè)計生產(chǎn)的新型服裝產(chǎn)品的研制開發(fā)的評價普遍采用五級評價系統(tǒng)。第1級為皮膚模型試驗（織物的物理分析），第2級為暖體假人試驗（服裝的生物物理分析），第3級為人體穿著試驗（受試者的生理評價），第4級為有限的現(xiàn)場穿著試驗，第5級為大規(guī)模的現(xiàn)場穿著試驗。隨著等級的不斷提高，實驗所需要人力和物力成本將不斷升高。3.2數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處理是數(shù)值模擬和模型建立的重要步驟，也是更直觀地分析研究實驗結(jié)果的有效手段。目前有方差分析法、回歸分析法、矩陣計算、非線性方程等常用的相關(guān)性研究的數(shù)理統(tǒng)計方法，可以測定各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性和顯著性。對于服裝的熱濕舒適性方面的評價，可用的數(shù)學(xué)方法有很多，主要有3種較常使用的方法。（1）主因子分析法。找出主因子并得出各主因子方差的百分比并將其作為各因子的權(quán)值，最終得出綜合舒適性與各主因子的線形模型。劉茜等對所測量的物理指標(biāo)進行主因子分析，借助一定的數(shù)學(xué)方法獲得具有明顯獨特物理意義的2個因子，如主因子l與人體皮膚濕潤率、微氣候區(qū)相對透濕速率、綜合透氣速率成正比，而與衣內(nèi)濕度、衣內(nèi)水氣分壓成反比，因此得出主因子1是描述服裝綜合性能的，其值越大，服裝的濕舒適性就越好［20］?；疑垲惙椒ā⑹孢m性從好到差分為3個、4個或更多個灰色類，可用于不同因子舒適性判定的多指標(biāo)的綜合評價系統(tǒng)［21］。黃淑萍曾用灰色關(guān)聯(lián)分析法找出熱、濕、透氣指標(biāo)等多個不確定因素對熱濕舒適性主觀評價值的關(guān)聯(lián)程度［22］，另一方面又進行加權(quán)平均確定不同因素的權(quán)重系數(shù)，從而建立竹原纖維織物熱濕舒適性的評價模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該法是理論化的人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，它利用大量的非線性并行處理器來模擬人腦眾多神經(jīng)元，是以權(quán)值描述變量與目標(biāo)之間的特殊非線性回歸分析。在預(yù)測能力方面，與多因子預(yù)測相比，它有更強的可靠性、更快的預(yù)測速度等優(yōu)點［23］。王美麗在進行休閑運動胸衣的舒適性研究時，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過對不同面料基本結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本性能指標(biāo)來實現(xiàn)對熱濕舒適性能及壓力舒適性能的預(yù)測［24］。4結(jié)語影響服裝熱濕舒適性的指標(biāo)很多，交叉關(guān)系復(fù)雜，因此進行服裝的熱濕舒適性評價不僅要減少主觀評價中心理因素及重復(fù)測試誤差的影響，優(yōu)化評價指標(biāo)，確定最合理標(biāo)尺，還要通過客觀的儀器測量，直觀的數(shù)據(jù)分析作為支撐，互相補充，使主觀和客觀相結(jié)合，最終形成全面評價服裝的熱濕舒適性較科學(xué)的方法。目前關(guān)于服裝的熱濕舒適性研究仍處在發(fā)展階段，而國外研究遵循以人為本，已經(jīng)開始把研究重心'轉(zhuǎn)向心理和生理評價方面，未來各種評價體系將會不斷豐富和完善，新的實驗儀器、方法和數(shù)據(jù)處理方法的發(fā)掘也將使服裝的熱濕舒適性評估得到更好的延伸。參考文獻：[1]香港理工大學(xué)紡織及制衣學(xué)系，香港服裝產(chǎn)品開發(fā)與營銷研究中心.服裝舒適性與產(chǎn)品開發(fā)[M].北京：中國紡織出版社，2002.7.[2]GaggeAP,BurtonAC,BazettHC.Apracticalsystemofunitsforthedescriptionofheatexchangeofmanwithhisenvironment[J].Science,1941,94:428-430.[3]劉君妹，賈立霞，王聯(lián)軍.服裝(織物)熱濕舒適性主客觀評判的探討[J].天津紡織科技，2005,43(3):43.[4]OktayPamuk.Clothingcomfortpropertiesintextileindustry[J].E-JournalofNewWorldScienceAcademy,2008,53:69-74.[5]JelkaGersak,MilanMarcic.Assessmentofthermophysiologicalwearcomfortofclothingsystems[J].Tekstil,2008,57(10):498-503.張輝.服裝工效學(xué)[M].北京：中國紡織出版社，2009.106-114.李創(chuàng).服裝動態(tài)熱濕舒適性理論及測試技術(shù)概述[J].北京紡織，2002,23(1):47-49.[8]倪冰選.假人技術(shù)在紡織領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J].上海紡織科技，2012,40(9):7-9.[9]陳益松，范金土，張渭源.新型出汗假人“Walter”與〃一步法”測量原理[J].東華大學(xué)學(xué)報，2005,31(3):100-103.[10]劉玉玲.新型面料室內(nèi)健身服的動態(tài)熱濕舒適性研究[D].上海：上海工程技術(shù)大學(xué),2011.[11]李玲.模擬皮膚出汗性能的研究[D].上海：東華大學(xué)，2006.[12]諶玉紅，唐世軍，夏鵬澤.便攜式衣內(nèi)微氣候測量儀[J].中國個體防護裝備，2001,(1):25-27.[13]王強，陳永生.從心率角度評定服裝舒適性的方法[J].山東紡織科技，2008,(6):36-37.[14]王麗敏.女性乒乓球服的熱濕舒適性研究[D].北京：北京服裝學(xué)