电加热服装的电学安全性和发热功能性评价方法

郑兆和，伍伟新

(国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心, 广东 广州 510000)

电加热服装的电学安全性和发热功能性评价方法

郑兆和，伍伟新

(国家纺织品服装服饰产品质量监督检验中心, 广东 广州 510000)

电加热服装是一种用途广泛的功能性服装。文章着重从安全性和功能性出发，通过实例阐述了电加热服装在电学安全性和发热功能性的考核要求及测试方法。电学安全性包括移动电源安全性、电器安全性、电磁兼容性、电发热安全性、特殊存放安全性的要求；发热功能性包括温度控制器额定输入电压、温度控制器的输出电压、加热元件工作功率、温度控制器短路保护性能、温度控制器调温功能、最小温升、低温工作性能、耐洗涤性能、耐老化性能等功能性指标，电学安全性和发热功能性的考核确保了产品使用过程中的用电安全和发热有效性。文章为电发热服装标准制定提供了思路，以期填补此类跨界产品标准的空白。

电加热服装；电学安全性；发热功能性

1 引言

电加热服装是利用电能驱动衣服内的电热元件工作的一类服装的总称，一般由电源、发热元件、控温装置、安全保护装置等构成，相互之间通过导线连接。电源一般采用12 V以下人体安全直流电压[1]；发热元件一般使用三种发热材料，即发热金属丝、碳纤维发热材料和石墨烯，布置在前胸、前腹、后腰、后背、关节等人体热敏感部位；控温装置的作用，是根据人体温度变化来调控电热元件的开闭；保护装置的作用，是当电路发生故障时自动关闭电源，保护人体安全。电加热服装由于其工艺简单、加工方便、发热效率高、温度可控，近年来得到长足发展。可为士兵、工人、户外运动员等需要在极寒温度下作业的人员提供帮助，确保其在人体热舒适的状态下工作或锻炼，避免冻伤事件的发生。另外，电加热服在医疗领域也有许多用途，如为一些风湿、关节炎患者，以及血液循环不佳者提供热疗；电热服还可同其它技术(如通信、监测、保健、理疗等)相结合，由此延伸的服装品种,被称为“多功能智能服装”[2]。

目前市场上电加热服装逐渐流行，众多品牌公司跃跃欲试，纷纷推出电加热服装产品。然而，由于目前没有合适的国家标准或者行业标准对此类产品的性能要求进行规范，导致企业无法对产品的安全性及加热功能性进行有效把关。

本文以某企业标准内容为实例阐述电加热服装在电学安全性和发热功能性的考核要求及测试方法，以期早日解决电加热服装此类跨界产品的标准空白，使其考核科学化和规范化。

2 电学安全性评价

本文讨论的电加热服装产品额定输入电压不大于12 V，属于特低安全电压的范畴，然而由于此类产品使用时直接附着在人体上，因此其电学安全性仍然是安全性能的首要考核内容。电学安全性包括移动电源安全性、电器安全性、电磁兼容性、电发热安全性、特殊存放安全性等方面的要求，确保使用过程中的用电安全。

2.1 移动电源安全性

为确保电加热服装使用的移动电源安全性，移动电源应符合《GB 31241—2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》的要求。该标准考虑了锂离子电池和电池组最基本的安全要求以提供对人身和财产的安全保护。

2.2 电气安全性

电加热服装是利用电能驱动衣服内置电热元件工作的一类特殊服装，一般由电源、发热元件、控温装置等构成，它也是一件特殊的电器产品，因此，在按照使用说明的条件下正常使用时，该产品的电气、机械、热、火灾以及辐射等危险防护安全指标均应符合《GB 4706.1—2005家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》的规定要求。

2.3 电磁兼容性

电磁辐射以某种方式影响大多数的电子设备，为评估电气和电子设备遭受静电放电、从人体到靠近关键设备的物体之间可能发生的静电放电以及受到射频电磁场辐射时的性能，电加热服装应符合《GB/T 17626.2—2006电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》和《GB/T 17626.3—2006电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验》所规定的电磁兼容性的要求。

2.4 电发热安全性

在正常使用时，为防止电加热服装因温度过高而导致伤人状况，电加热服装在开始工作一段时间达到平衡后，用热电偶测试复合了加热丝的部位的温升，其最高温升不得超过一定的温度值，建议不大于50 K。

2.5 特殊存放安全性

防止电加热服装脱卸后未关闭电源且叠加堆放等类似的合理滥用情况产生危险的可能，电加热服装还必须测试特殊存放安全性，将服装水平放置在测试台上，加压5 kg非金属物(面积不小于加热服装加热区的面积)，正常加热2 h后应无异常。

3 发热功能性评价

发热功能性从温度控制器额定输入电压、温度控制器的输出电压、加热元件工作功率、温度控制器短路保护性能、温度控制器调温功能、最小温升、低温工作性能、耐洗涤性能、耐老化性能等对电加热服装的功能性指标进行了全面考核。

3.1 温度控制器额定输入电压

温度控制器的额定输入电压应为DC 5 V，接口应为USB公口形式。

3.2 温度控制器输出电压

温度控制器的输出电压应分为三档，一档：6.9 V；二档：7.8 V；三档：9 V。正常工作状态下，每一档的输出电压与额定输出电压的偏离不应大于±10%。

3.3 加热元件工作功率

加热元件在正常工作状态下，每一档的输入功率对额定输入功率的偏离不应大于±20%。

3.4 温度控制器短路保护性能

温度控制器应具有短路保护性能，在短路时应自动关断，短路消除后应可以正常启动和工作。

3.5 温度控制器调温功能

温度控制器应有明显的档位或升降温标志，应能正常开关并切换加热档位。

3.6 最小温升

加热服装在规定条件下，温升应不小于5 K。

3.7 低温工作性能

加热服装在低温(-20 ℃)环境中应能正常工作。

3.8 耐洗涤性能

加热服装经水洗30次后应仍符合电学安全性和发热功能性的所有要求。

3.9 耐老化性能

加热服装经耐老化试验后加热功能工作正常。

4 测试方法

4.1 移动电源安全性

按GB 31241—2014进行检验。

4.2 电器安全性

按GB 4706.1—2005进行检验。

4.3 电磁兼容性

按GB/T 17626.2—2006、GB/T 17626.3—2006进行检验。

4.4 电加热安全性

4.4.1 试验条件，加热服应在以下规定的条件下进行测试：

(1)加热服在0 ℃的环境温度下放置4 h；

(2)将加热服(将拉链拉合或钮扣扣起)平摊在实验室台上；

(3)开启温度控制器加热并调到最高温度或最大功率；

(4)热电偶的直径不应超过0.3 mm；

(5)温升在加热服开启加热后8 min时进行；

(6)在加热元件对应位置的里料表面上测量；

(7)热电偶应焊接到65 mm×65 mm×0.5 mm的铜或黄铜片上，铜片的放置位置为其一边平行于走线的方向且能覆盖住最多数量的加热元件，温度至少在5个位置上测量。

4.4.2 加热服最大温升

在以上条件下测出各点的温度并计算出平均值后减去测试环境温度(0℃)后所得值为温升值。

4.5 特殊存放安全性

将加热服装(将拉链拉合或钮扣扣起)平摊在测试台上，加压5 kg非金属物(面积不小于加热服装加热区的面积)，正常加热2 h后目视检查是否有异常。

4.6 温度控制器额定输入电压

目视检验。

4.7 温度控制器输出电压

将温度控制器USB端连接到DC 5 V～12 V电源，长按温度控制器开关启动加热，轻按开关切换加热档位，将万用表测试笔正极连接到温度控制器按扣端中心插针，将万用表测试笔负极连接到温度控制器按扣端镀金底座，读取电压值，每档循环读取5次，取平均值，得到每档位的温度控制器的工作电压。

4.8 加热元件工作功率

将温度控制器USB端连接到DC 5 V～12 V电源，按温度控制器开关启动加热，按开关切换加热档位，将万用表测试笔正极连接到温度控制器输出端的蓝色线，将万用表测试笔负极连接到温度控制器输出端的红色线，读取每档工作电压值，循环读取5次，取平均值，用每档电流平均值乘电压值，得到每档位的工作功率，并计算与额定值之间的偏差。

4.9 温度控制器短路保护性能

将温度控制器USB端连接到DC 5 V～12 V电源，按温度控制器开关开机，再将红蓝连接线短路，检查温度控制器是否自动关断，移除短路后，重新开机是否正常工作。

4.10 温度控制器调温功能

将温度控制器USB端连接到DC 5 V～12 V电源，按温度控制器开关启动加热，检查是否可正常切换加热档位。

4.11 最小温升

按照4.4.1测试条件，开启温度控制器加热并调到最高温度或最大功率；在加热服工作0.5 h后进行温升测试，测出的各点的温度并计算出平均值减去测试环境温度(0 ℃)后所得值为温升值。

4.12 低温工作性能

将加热服连接好DC 5 V～12 V外接电源，长按温度控制器开关启动加热，将温度控制器和加热服一同放入低温试验箱中，逐步降温至-20 ℃，保持0.5 h后，观察加热服工作是否正常。

4.13 耐洗涤性能

产品按GB/T 8629—2001规定，采用5A洗涤方法连续洗涤30次后悬挂晾干。洗涤干燥后测试相应的功能性指标。

4.14 耐老化性能

按温度85℃，相对湿度85%下老化72 h后回复到室温，工作正常。

5 结语

电加热服装作为一种功能性服装既是服装同时也是一款特殊的电器产品。然而，目前并无合适的服装产品标准对电发热服装进行规范，电学发热安全性和功能性也尚未在《GB 4706.1—2005家用和类似用途电器的安全 第一部分：通用要求》中进行规范。本文阐述的电加热服装的电学安全性和热功能性评价方法可作为企业对生产的电加热服装产品质量控制的参考，同时也可为电发热服装行业标准乃至国家标准制定提供有益的思路，促进此类跨界产品标准的制定，尽早弥补标准的空白，为市场产品质量监管提供考核的依据。

[1] 唐世君，郭诗珧.电加热服装的研制[J].防护装备技术研究，2013，6(6)：5—8.

[2] 任萍，刘静.可加热服装技术的研究进展[J].纺织科学研究，2008，12(3)：12—18.

Evaluation Method for Electrical Safety and Heating Functionof Electrically-heated Garment

ZhengZhaohe,WuWeixin

(Guangzhou Fiber Product Testing and Research Institute, National Quality Supervision and InspectionCenter of Textile Garment and Accessories(GZ), Guangzhou 510000, China)

Electrically-heated garment is a kind of functional garments which is widely used. This article focused on the safety and function of electrically-heated garment. It expounded the requirements and test methods for electrically-heated garment in electrical safety and thermal function through an example of application. Electrical safety included requirements for mobile power safety, electrical safety, electromagnetic compatibility, electrical heating safety and special storage security; heating function included temperature controller input voltage and output voltage, heating element working power, short-circuit protection function, thermoregulation function of temperature controller, the minimum temperature rise, low temperature performance, washing resistance and aging resistance performance. Assessment of electrical safety and thermal function ensures the using security and heating effectiveness. An idea for the standard setting of electrically-heated garment is provided which expected to fill gaps in such interdisciplinary product standards.

electrically-heated garment; electrical safety; heating function

2017-06-23

郑兆和(1984—)，男，广东揭阳人，工程师。

TS941.79

A

1009-3028(2017)04-0022-04