服裝結(jié)構設計三第六章 服裝與人體生理重點

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1 第六章 服裝與人體生理 第一節(jié) 人體生理 一 體溫與能量代謝 1 體溫 1 兩個概念 體溫 機體內(nèi)進行生物化學反應的溫度 臨界體溫 高等動物和人能維持生存的極限體溫 4 人體散熱 人體在不顯汗的狀態(tài)下 總散熱量的 97 為傳導散熱 對流散熱 輻射散 熱和蒸發(fā)散熱 其余 3 的散熱量隨呼吸 排泄等生理過程散失 傳導散熱 conduction 對流散熱 convection 輻射散熱 radiation 蒸發(fā)散熱 evaporation 傳導散熱 傳導散熱是指傳熱物質(zhì)不發(fā)生移動 而熱量由高溫物體向低溫物體傳遞的 一種接觸傳熱方式 如圖 6 4 所示 人體向與之接觸的椅面散熱即屬于傳導散 熱 特點 傳導物質(zhì)不發(fā)生移動 接觸傳熱 熱量從高溫物體向低溫物體傳 遞 幾個相關概念 溫度相等的各個面 稱為等溫面 2 圖 2 1 是包裹有兩層織物的圓柱體的示意圖 橫截面 t 1 t 2 t 3 分別表示 圓柱體 第一層服裝 第二層服裝共 3 個等溫面 用等溫面集合起來表征物體 溫度的分布狀況 稱為溫度場 在一個溫度場內(nèi) 若各等溫面之間有溫差 就會發(fā)生傳導散熱 如圖 2 1 中 當 t1 t 2 t 3 時 就有傳導散熱產(chǎn)生 t 1 t2 t1 t 2 t3 t 2 t 1 t2 叫做溫度差 單位距離的溫度差稱為溫度梯度 溫度梯度是一個矢量 方 向指向溫度高的方面 它與熱傳遞的方向相反 導熱量的大小主要取決于溫度梯度 物體厚度 導熱系數(shù) 導熱系數(shù) 是指厚度為 1 米的材料上下兩表面間溫度差為 1 時 1 秒鐘內(nèi) 通過 1 平方米表面積所傳導的熱量瓦數(shù) W m 值越小 表示材料的導熱性越差 保暖性越好 常見物質(zhì)材料的導熱系 數(shù) 見 P21 表 2 2 所示 對流散熱 對流散熱是指隨液體或氣體的移動而傳遞熱量的一種接觸散熱方式 可以 分為自然對流和強迫對流 見圖 6 5 特點 接觸傳熱 傳熱物質(zhì)發(fā)生移動 分類 A 自然對流 因流體溫度不均而造成流體移動 從而傳遞熱量的方式 人體與服裝表面邊界層內(nèi)的空氣就存在自然對流 B 強迫對流 由外在其他原因造成流體移動進行熱量傳遞的方式 人體 在靜止空氣中活動時 因身體位移而產(chǎn)生的相對風速也屬于強迫對流 在環(huán)境空氣自然對流的情況下 風速小于 0 1m s 人體從腳部開始形成 包繞人體的一層空氣薄膜 這層黏附在皮膚表面或服裝表面的空氣接近于靜止 不動 稱為邊界層 邊界層內(nèi)部的空氣分子位移居于自然對流 輻射散熱 輻射散熱是一種以電磁波的形式傳遞熱量的非接觸散熱方式 特點 非接觸傳熱 電磁波形式傳遞熱能 所有的物體都向周圍輻射散熱 其輻射散熱量的大小只決定于它的表面溫 度和性狀 比周圍物體溫度高的人體皮膚表面或服裝也向外界輻射散熱 同時 身體或服裝也接受周圍溫度更高的物體的輻射熱 如人在房間里向周圍的墻壁 天花板散熱就屬于輻射散熱 表面粗糙的物體輻射本領大 而反射率卻低 蒸發(fā)散熱 3 蒸發(fā)散熱是液體表面汽化帶走熱量 分類 不感知蒸發(fā) 不感知蒸發(fā)稱為非顯汗 非顯性蒸發(fā) 不感知蒸發(fā)通過組織間液體直接透 出皮膚和肺泡表面進行汽化面實現(xiàn) 是一種被動的物理彌散現(xiàn)象 不感知蒸發(fā)量與人體代謝水平 環(huán)境溫溫度的變化有關 其中 30 從內(nèi)呼 吸道蒸發(fā) 70 從皮膚表面蒸發(fā) 一個體重 50kg 體表面積 1 6m2 的成人 一 天的不感知蒸發(fā)放熱量 與降溫 12 3 的散熱量相當 因此 不感知蒸發(fā)對于 人體散熱的意義不可低估 感知蒸發(fā) 出汗 當人體的平均皮膚溫度達到出汗的臨界溫度 產(chǎn)生反射性出汗活動 即主 動的生理調(diào)節(jié) 二 皮膚生理 1 出汗 分類 溫熱性出汗 皮膚溫度超過出汗的臨界溫度 精神性出汗 精神緊張 情緒激動 突然受驚嚇 味覺性出汗 食用酸辣食物 有效汗量 能夠有效蒸發(fā)的汗量叫有效汗量 附著在皮膚上的汗量稱為附著汗量流下 來汗量叫做流淌汗量 只有有效汗量有助于體熱的散失 附著汗量和流淌汗量 只會造成服裝的汗?jié)n污染 4 平均皮膚溫度 平均皮膚溫度是指分布于全身的基于若干點的皮膚溫度的平均值 即為體 表不同部位的皮膚溫度與該部位占體表面積百分比的加權平均值 公式為 s1t1 s2t2 sntn 其中 為平均皮膚溫度 s 1 s2 sn 為加權系數(shù) 即該部位占體表面積的百分比 t t1 t2 tn 為體表不同部位的溫度值 通常用四點法 七點法和十二點法來測量皮膚溫度 5 平均體溫 人體平均溫度 概念 體內(nèi)溫度 ter 和體表溫度 ts 的加權平均值 第二節(jié) 人體與服裝微氣候 一 服裝微氣候 所謂微氣候 皮膚與服裝及各層服裝之間形成的不同于外界環(huán)境的空氣層 氣候 廣義 皮膚與最外層衣服表面之間所形成的空氣層氣候 4 狹義 皮膚與衣服最內(nèi)層之間的空氣層氣候 它包括溫度 濕度與氣流 實驗表明 皮膚和最內(nèi)層衣服之間空氣層的最適條件 即服裝最佳微氣候 為 氣溫為 32 1 濕度為 50 10 氣流為 25 5 cm s 服裝氣候的一般性質(zhì) 身體軀干部位最里層的空氣層 接近于最適標準氣候 而越是外層的衣 服 衣服內(nèi)空氣層的氣溫越低 濕度越大 衣服內(nèi)空氣層的濕度隨外界濕度的變化而變化 且外層變化大于內(nèi)層變 化 當外界溫度變化為 20 時 最里層濕度的變化大約為 5 最外層衣服內(nèi) 濕度變化可達 10 當外界氣溫低于 25 時 服裝各層間的溫度 濕度變化較小 當外界氣 溫上升至 30 時 衣服內(nèi)氣溫就超過 33 人體開始出汗 導致衣服內(nèi)的濕 度急劇上升 甚至超過 80 人就會感到不適 由于運動等原因而產(chǎn)熱量增加時 衣服內(nèi)的氣溫 濕度也會增加 據(jù)測定 人體軀干中 背部和腹部溫度較高 濕度最低 胸部溫度低 而濕度受外界影響很不穩(wěn)定 人體的最高溫 高濕部位大多在腋窩 通常衣服內(nèi)氣流幾乎處于靜止狀態(tài) 流速大約為 25 15 cm s 3 克羅值 克羅是目前國際上的一個通用指標 它與其他單純的物理指標相比 還考 慮了人體的生理參數(shù) 心理感受和環(huán)境溫濕度及風速等條件 且通俗易懂被非 專業(yè)人員所接受 1 克羅值的定義 在氣溫 21 濕度 50 以下 風速 0 1m s 的室 內(nèi) 安靜坐著或從事輕度腦力勞動的成年男子感覺舒適 能將皮膚平均溫度維 持在 33 4 服裝與服裝氣候的關系 溫度影響因素 服裝層中固溫度梯度而產(chǎn)生的熱流阻力 稱為熱阻 熱阻表征了服裝及其材料具有的隔熱保暖能力 有時也稱隔熱值或保暖量 覆蓋面積 覆蓋面積是指著裝人體被服裝所覆蓋的體表面積 通常用其占總體面積的百分比表示 日常服裝的覆蓋面積介于 65 97 之間 A 服裝熱阻隨著被覆蓋面積的增加而增大 存在正相關關系 B 服裝的覆蓋面積相同 熱阻也會因所覆蓋的人體部位 形狀的不同而有 變化 衣下空氣層 衣下保持的靜止空氣層越厚 對服裝表面熱流的阻礙作用越明顯 服裝的 熱阻越大 有兩種情況 5 A 衣下空氣層四周未封閉狀態(tài)下的結(jié)果 在空氣層四周未封閉時 隨著空氣層的增大 織物保暖率隨之升高 當空 氣層再進一步增大時 織物保暖率反而下降 由圖 2 17 左可知 隨空氣層的變 化 織物保暖率存在一個極大值 對應織物保暖效果最好時的空氣層厚度 稱 為最佳空氣層厚度值 在極大值前初期 保暖率的升高 緣于隔熱效果良好的靜止空氣層厚度的增大 在極大值以后保暖率的下降 是因為衣下空氣層過大而產(chǎn)生對流的緣故 B 衣下空氣層四周密閉時 對流難以發(fā)生 對應一個較大厚度變化范圍 衣下空氣層都保持著保暖率的極大值 見圖 2 17 右 同樣 對于服裝的開口部位設計 開口部位關閉 服裝內(nèi)不易產(chǎn)生對流 能很好發(fā)揮空氣層的保暖作用 空氣層因著裝者體型與服裝之間的尺寸差而存在 寬松量大的服裝 衣下 空氣層較厚 若將人體視為圓柱體 衣下空氣層的平均厚度為 d 則寬松量為 2 d 衣下空氣層厚度取決于服裝的寬松量 根據(jù)最佳空氣層厚度推算 寬松量 最佳取值為 0 6 1 3cm 為充分利用衣下空氣層的保暖效果 在難于保持空氣層的部位可以利用抽褶 衣領等不易因自重而下垂的細部結(jié)構設計 服裝的開口 領口 袖口 下擺 門襟等衣下空氣層的進出口 稱為服裝的開口 服裝 開口的大小和形狀 決定了服裝內(nèi)熱 濕空氣的移動 服裝的開口大體上可以分為上開口 水平開口 下開口等形式 多層重疊著裝 層數(shù)多 保暖性好 熱阻大 但層數(shù)過多 保暖性反而會減弱 熱阻降 層數(shù)多 增加了衣服內(nèi)空氣層的厚度 使熱阻增大 但層數(shù)過多 最下層 衣服受到上層衣服的壓迫 反而會使隔熱值下降 服裝重量 熱阻隨重量增大而增大 內(nèi)穿衣服發(fā)揮的保暖作用比外衣類服裝大 風速 風速大則風壓大 風壓可以使大量空氣透入衣服內(nèi) 擾亂了衣下空氣層和 衣料紗線之間的靜止空氣 使其對流增強 因此熱阻減小 人體動作和姿勢 1 坐姿時服裝的基本熱阻會下降 15 原因在于坐姿時衣下空氣層減小 導致熱阻減小 2 運動時 風 相對風速 衣下空氣層鼓風作用 熱阻顯著減小 濕度 出汗 使衣料中間水分增加 熱阻減小 衣服臟污 皮膚分泌物 外界灰塵 污垢 微生物會臟污服裝的內(nèi)外層 1 堵塞衣料紗線之間的空隙 減少衣料中和衣下空氣層的靜止空氣 2 固體物質(zhì)導熱性比空氣大 所以熱阻減小 6 濕度影響因素 透濕指數(shù) Im 實際上是一個比值 伍德科克以濕球溫度計的濕球作為表面完全濕潤并無附加服裝蒸發(fā)阻力的 實體 伍德科克將透濕指數(shù)定義為實際的蒸發(fā)散熱量與相當于總隔熱阻的濕球 的蒸發(fā)散熱量之比 風對透濕指數(shù)的影響 風速大 I m 增 風速大 有利于汗液蒸發(fā) 實際蒸發(fā)散熱量大 則 Im 大 反之 風速小 則就小 在氣溫較高的環(huán)境中 蒸發(fā)散熱量大于非蒸發(fā)散熱量 在這種情況下 風 速與透濕指數(shù)成正比 人體運動對透濕指數(shù)的影響 運動 I m 增 人體運動對 Im 的影響相當于衣服內(nèi)空氣流動速度增加對 Im 的影響 相對風速 運動產(chǎn)生 衣下空氣層對流形成鼓風作用 空氣流動速度增加 蒸發(fā)散熱量增加 Im 增 Rh 減 Im Rh 增 有效風速是相對風速與環(huán)境風速的代數(shù)和 例如 人在室內(nèi)行走時 室內(nèi) 風速是 0 3m s 相對風速是 1 5m s 則實際的有效風速是 0 3 1 5 1 8m s 環(huán)境濕度對透濕指數(shù)的影響 濕度大 I m 減 人體皮膚的汗液蒸發(fā)后 水蒸汽通過服裝紗線之間的空隙彌散到周圍的空 氣中去 這個蒸發(fā)散熱的過程決定于勝利飽和壓差 Ps Pa Ps 皮膚表面的飽 和水汽壓 Pa 環(huán)境實際的水汽壓 環(huán)境濕度大 即 Pa 大 則 Ps Pa 變小 蒸發(fā)散熱阻力增大 蒸發(fā)慢 透濕指數(shù)小 服裝的熱阻對透濕指數(shù)的影響 R h 增 Im 減 服裝透氣性對透濕指數(shù)的影響 透氣性好 I m 大 服裝的吸濕性對透濕指數(shù)的影響 吸濕性強放濕快 I m 大