[科普中国]-服装热阻

服装热阻是指反映服装保温性能的参数。其值与服装导热系数成反比。单位为Clo。1Clo=0.155m·K/W。各种服装的热阻值有实测数据可查用。它与周围环境温度、风速和人体散热量有密切关系。 1

定义热阻是传热学中的一个重要参数，是表示阻止热量传递能力的综合指标。在服装工效学领域，利用热阻来表示服装及服装材料的保暖性能。热阻越大，保暖性能就越好。针对服装或服装材料而言，在单位时间内，通过服装或服装材料的传导散热量与服装或服装材料两侧的温度差、传导散热面积成正比，而与服装或服装材料的厚度成反比，见式：

式中：Q——通过服装或服装材料的传导散热量，W；

λ——服装或服装材料的导热系数，W/(m**·**℃)；

A——传导散热面积，m²；

t1，t2——分别为服装或服装材料两侧的温度，℃；

L——服装或服装材料的厚度，m。

实际应用中，传导散热量往往以单位时间、单位面积通过的热流量形式表示，用g表示，则可以将上式变为：

由上式可以看出，其与物理学中的欧姆定律完全相似，式中热流量g相当于通过材料的电流，t1-t2相当于材料两端的电压，L/λ则相当于材料的电阻。因此，将妻定义为服装或服装材料的热阻，用尺“表示，其单位是℃**·**㎡/W。热阻决定了在服装或服装材料两侧具有一定温度差的情况下，单位时间、单位面料通过的热流量。服装或服装材料热阻的计算见式：

式中：Rcl——服装或服装材料的热阻，℃**·**㎡/W；

g——通过服装或服装材料的导热量，W/㎡；

t1，t2———分别为服装或服装材料两侧的温度，℃。2

影响因素影响服装热阻的因素很多，以下内容将从服装材料、服装款式与结构、人体、环境条件四个方面加以介绍。

服装材料理论上，服装主要是由织物加工成的，所以织物的导热性能会对服装的热阻值有一定的影响。由于服装款式的多样性，服装在人体之间存在大量空气层，由于空气层的作用，使得织物热阻对服装热阻的影响非常小，两者之间没有明显关系。

服装款式与结构即使由相同材料制成的服装，由于服装的款式、结构甚至穿着方法的不同，服装的热阻也会有很大的不同，有时这方面的影响要远远大于服装材料本身。

1．服装在人体的覆盖率

服装覆盖人体表面积的大少对服装的热阻的影响很大。增加服装的覆盖率比在人体的同一部位增加服装的厚度对减小人体的热损失具有更大的作用。服装在人体表面的覆盖率越高，服装的热阻值越大。

2．服装的宽松度

服装内所包含的空气层的厚薄直接影响服装的热阻，宽松服装的保暖性要优于紧身的服装。服装的热阻值随服装宽松度的增加而提高。但当服装过于宽松时，服装的散热面料过大，服装与人体之间的空气也会产生对流，所以热阻反而会有所降低。

3．服装的开口

服装有很多开口，如下摆、袖口、领口，甚至敞开的门襟。在人活动的情况下，服装的开口会造成服装的风箱效应，使服装和人体之间以及各层服装之间的空气直接与环境进行热交换，从而降低了服装的热阻值。服装开口度与服装热阻之间存在一定的相关性。

4．服装的层数在总厚度相同的情况下，穿着多件服装比穿着单件厚的服装具有更大的热阻值。这是因为穿着多件服装，各层服装之问包含大量静止空气。但如果层数过多，各层服装之间会有压缩，而且当服装比较宽松时会增加散热的面积，从而降低了服装整体的保暖性。

人体服装热阻值是用处于静止状态的暖体假人测量的，数据稳定，可重复性好。但当人穿着服装，尤其是从事某些活动时，服装所提供的保温性则会发生变化。人体对服装热阻的影响主要有以下三个方面。

1．人体活动实际上，人体的活动状态对服装热阻的影响与风的影响类似。因为人在从事体育活动或劳动时，身体与周围的空气之间会产生相对风速。例如，人在步行或跑步时，即使没有自然风，人也会感觉有风迎面吹过。同时，由于人体活动，衣内空气的风箱效应，加强了对流散热，从而使服装的热阻值明显下降。

2．人体出汗人体活动时容易出汗，汗水被服装吸收。服装材料的热阻随材料的含水量的增加而降低，另外，由于润湿的服装很容易与皮肤黏贴以及相互黏贴，使人体与服装之间以及服装各层之间的空气层减少，从而导致服装的热阻值降低。

3．人体姿态人体在不同姿态下，服装内环境的空气层以及服装外表面的边界层空气都会发生变化。而且人体在某些姿态下，会与环境物体发生直接的接触，如床、椅子、墙壁等，从而使人体的散热量增加。具有关资料介绍，采用坐姿测量服装热阻值会比采用站姿测量结果低15%左右。

环境条件服装内及服装材料内包含大量的空气，它会受到环境条件的变化的直接影响。环境条件对服装热阻的影响主要有以下三个方面。

1．气温

环境气温对空气的密度有一定的影响。例如，在20℃条件下，空气的密度为1.205kg/m³。当温度下降到-20℃时，空气的密度增加到1.369kg/m³，导热性能增加了。所以，不同的温度条件下测量面料及服装的热阻值会有差异，环境温度越低，测得的热阻值也就越低。

2．湿度

服装中含有两种水分，一种是由于纺织材料的吸湿性而从周围环境吸收水蒸气，即吸湿水；另一种则是存在于纤维与纤维之间的液态水，即自由水。人体穿着服装，吸湿水是经常存在的，并且吸湿水对于以吸湿性好的纤维为主体的服装材料的热阻值有积极的影响。自由水一般在服装被汗水浸湿或环境湿度很高的情况下才存在，自由水会降低服装内环境及服装材料的含气量，使服装的热阻值大大降低。

3．风速

环境风速对服装热阻的影响显著。当环境风速增加时，人和服装表面的空气层被扰乱了，使边界层空气变薄。此外，由于面料的透气性及服装的开口，加强了服装内环境与外界环境的空气对流，导致热阻值降低。2

测量方法利用平板式保温仪测量构成服装的每一层面料的热阻，并不能代表实际服装的热阻。因为服装不是匀均覆盖人体，人体穿着服装后，服装与人体之间往往会有空气层。当人穿着多件服装时，服装与服装之间也会重叠压缩。所以在绝大多数情况下面料的热阻都要远远小于用其所加工成的一整套服装(如上衣和长裤)的热阻。所以，为了精确合理地评价服装的保暖性，必须测量服装的热阻值。测量服装的热阻值需要使用与人体尺寸相当的暖体假人。

暖体假人测量的原理是将假人置于某一环境中，以一定的功率加热假人，并通过控制系统使假人表面的平均温度稳定在33℃，根据假人表面的平均温度与环境温度的差以及保持假人表面温度恒定所需要的加热功率来计算服装的热阻值。

由于服装热阻受到很多因素的影响，为了便于研究，服装热阻的测量通常是在人工气候室进行，对于测量服装样品的准备、环境条件等均有严格的要求。

如果每件服装都是均匀覆盖人体表面，那么人体所穿服装的总热阻就应该近似等于各件服装热阻值的总和。由于款式的多样性，服装部分相互重叠、压缩，服装在人体表面分布很不均匀，所以，穿着多件服装时的总热阻要小于各单件服装的热阻值的总和。美国供暖与制冷空调工程师学会(ASHRAE)推荐用下列公式计算多件服装的总热阻：

式中：Rcl——多件服装的总热阻值，clo。

Rcli——单件服装的热阻值，clo。

当服装热阻单位采用℃**·**㎡/W时，上式变为下式：

式中：Rcl——多件服装的总热阻值，℃**·**㎡/W；

Rcli——单件服装的热阻值，℃**·**㎡/W。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学