消防服热湿舒适性的评价方法

崔琳琳

江西省现代服装工程技术研究中心，江西服装学院(中国)

消防服热湿舒适性的评价方法

崔琳琳

江西省现代服装工程技术研究中心，江西服装学院(中国)

摘要：消防服的热防护性能要求其具有多层结构，但这种结构也影响了消防服的热湿舒适性。对消防服的热湿舒适性进行研究与评价有利于提高消防服的热湿舒适性。对比分析了不同地区和国家消防服标准对热湿舒适性的评估方法及性能要求，介绍了服装舒适性5级评价系统在消防服热湿舒适性测试与评价中的应用。总之，通过客观评价与主观评价方法的综合运用，可以较全面、精确地进行消防服热湿舒适性的评价，但两类评价方法仍需不断完善。

关键词：消防服；热湿舒适性；暖体假人试验；气候室受控着装试验

在服装、人体与环境构成的微环境中，存在着复杂的热湿传递过程,其中人体与环境间的热湿传递过程是通过服装进行的，因此服装不仅具备导热去湿作用,同时还具有隔热隔湿作用[1]。导热去湿是指人体通过服装向外界环境发散热量与湿汽或从外界环境中得到热量与水分，而隔热隔湿是指通过服装阻碍人体与环境间的热、湿传导。服装热湿传递性能是影响服装舒适性的关键因素之一,消防服作为消防员的重要着装设备，其舒适性也受热湿传递性能的影响。

据欧盟消防服标准EN 469规定,消防服需具备防对流热、辐射热、传导热与防热熔融物质、热蒸气烫伤性能，以及良好的防水性、阻燃性及热稳定性等性能。现有消防服大都为4层面料结构，具有很高的热阻，能提供较优的热防护性能[2],但在获得热防护性能的同时，消防服的透气、透湿性能却大打折扣，影响了消防服的热湿舒适性。同时，消防服透气、透湿性能不足还会阻碍汗液的蒸发与排出，使得人体皮肤表面汗液蒸发散热量减少[3]，导致服装内积累过多的热量,从而降低消防服的防护效果，进而影响消防人员的作战能力与判断力，使伤亡率增大。

当人体温度超过正常体温1.5 ℃时,人的判断力和反应能力将会下降,导致其在危险环境中出现事故的可能性增加[4]。最近关于美国消防员在工作过程中出现死亡的研究表明,仅8%的消防员是由于烧伤致死的,42%的消防员是直接因热压力致死的,而剩余的50%则无明显事故原因,但专家们更倾向于认为无明显事故原因的死亡是由于热压力造成判断力与行动力的降低造成的[5]。因此，越来越多的国内外研究人员开始关注消防服热湿舒适性的研究。

1消防服标准中关于热湿舒适性的测试方法及性能指标

在许多情况下,消防服的热防护性能要求与舒适性要求相互矛盾,故在制定消防服装测试方法和标准时，需综合考虑消防服在实际使用过程中总的性能要求。为此，不同地区和国家的消防服标准中，对消防服也提出了不尽相同的性能要求及相应的测试方法。主要消防服标准有中国公安行业标准GA 10—2014《消防员灭火防护服》、美国国家消防协会的NFPA 1971：2007《建筑火灾及近火作战防护装备标准》、欧洲标准BS EN 469：2005《消防队员用防护服——消防服的性能要求》，这3个标准对于消防服热湿舒适性检测方法及性能指标的要求有所不同[6]，具体如表所示1。

表1　3种不同标准的对比

由表1可以看出，欧洲标准与美国标准的测试方法都是采用发汗热板法，但欧洲标准选取的评价指标是织物的湿阻，过于单一，而美国标准选取多层面料组合的总体热散失量作为服装舒适性的评价指标，可以较全面、客观地评价服装的整体舒适性。

通过对不同地区消防服标准的研究，可以掌握消防服应达到的热湿舒适性标准，有利于选择合适的消防服热湿舒适性测试及评价方法。

2消防服热湿舒适性测试与评价

服装舒适性是人体、服装、环境构成的微环境中生理学、生物热力学、心理学等的综合平衡，因此消防服热湿舒适性的检测也要综合生理学、生物热力学、心理学等几个方面。消防服的多层结构可为其提供较好的隔热性与防水性，但在高温火场环境中，消防服能否很好地透气、透湿，不仅影响着消防员的判断力和决策力，更对消防员的生命安全有很大影响。Umbach提出了皮肤模型、暖体假人穿着试验、气候室受控着装试验、有限的现场穿着试验及现场试验这一服装舒适性5级评价系统[7]。目前，国内外普遍采用该5级评价系统(图1)评价服装的舒适性[8]。消防服的热湿舒适性能测试与评价也可以运用该评价系统。

2.1材料的生物物理性能测试

服装舒适性评价系统中，第1级材料的生物物理性能指标测试是在微气候模型基础上对面料的热湿舒适性能进行测试的。

——面料热传递性能测试：其测试方法有很多，通常有平板法、冷却法和恒温法，也可以使用织物保暖仪进行测试[9]。

——面料透气性测试：可以直接用织物透气仪测试[10]。

——面料静态湿传递性能测试：面料静态湿传递性能测试方法主要有透湿杯法和密度梯度法，其中透湿杯法有吸湿法和蒸发法，密度梯度法有R管法和平板法[11]。

图1　服装舒适性能5级评价系统

由于消防服面料层数较多，在采用第1级材料的生物物理性能指标测试对消防服面料的热湿舒适性进行测试时，可以通过改变面料的组合，测试组合后面料整体的热湿阻值，再采用定量分析的方法，找出热湿舒适性最优组合方案。

2.2服装的生物物理性能测试

在进行服装的生物物理性能测试时，可采用真人大小的暖体假人或出汗假人对消防服整体各项热湿舒适性能指标(如热阻、湿阻等)进行检测与评价,也可以应用暖体假人试验进行服装开口部位通风效应、部位结构设计对人体热湿生理调节影响的研究,获得消防服在穿着状态下整体热湿舒适性的综合评价。

采用暖体假人或出汗假人试验对消防服整体热湿舒适性进行评估，其试验周期短，试验结果的重演性好，且在测试不同的消防服试样时具有较高的分辨率，是客观定量评估消防服热湿舒适性较简便且理想的方法[12]。

2.3气候室受控着装试验

气候室可以模拟温度为-20～50 ℃、相对湿度为0%～100%的环境条件，因此，采用气候室受控着装试验进行消防服热湿舒适性测试时，可以使气候室环境温度与湿度尽可能接近实际火场的环境，提高测试的准确性。火场环境属于高温、高湿环境，人工气候室无法完全模拟火场环境，但可以适度提高温度和湿度，模拟救火现场环境。气候室受控着装试验包括生理学评价方法和心理学评价方法两部分测试。根据生理测试结果与主观评价结果的对比,可对上一级测试结果进行正确性检验。

2.4综合评价法

综合评价法是指在实际作业环境下通过一定数量或大规模着装人员参与的着装试验，对服装性能进行全面、综合的评价[13]。有限的现场穿着试验和现场试验均属于综合评价法,这两种评价方法能够全面、综合地对消防服热湿舒适性进行评价,但由于需要投入大量的人力、物力,且火灾现场影响因素复杂、实际环境非常危险等因素,这两种评价系统的可操作性较差。

3结语

材料的生物物理性能指标测试与服装的生物物理性能测试中，关于热湿舒适性的评价属于客观评价，主要采用仪器进行测试，其试验周期短，结果的重演性好，但脱离了消防服的实际穿着情况，不能全面、综合地反映消防服的热湿舒适性能。消防服为多层结构服装，因此，消防服的热湿舒适性不仅受各层面料性能及不同面料间相互作用的影响，还与消防服的整体结构有关。不同款式结构的消防服会形成不同的衣下空隙，其性状也各不相同，因此仅采用1级和2级评价方法并不能全面、综合地反应消防服的热湿舒适性。气候室受控着装试验和有限的现场试验及现场试验的热湿舒适性评价综合运用了客观评价与主观评价方法，可以较全面、精确地测试评价消防服的热湿舒适性，但两类评价方法均仍需不断完善。其中，主观评价需考虑心理学相关内容，对受试人员的选择、试验环境的设计及评价标尺的设置不断改进，使试验方法、评价标尺更科学；而客观评价方法的改善关键在于数学模型和物理参数的设计与选择,并不断改进和研发试验设备。

消防服热湿舒适性评价方法的研究应建立在对热湿舒适性相关影响因素研究的基础上,并确立不同的评价指标及方法,同时衡量这些检测及评价方法是否在实践与理论上都统一可行，以不断完善消防服的热湿舒适性研究。

参考文献

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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