CN113267528A - 一种服装动态热湿传递性能测评的装置及其评测方法 - Google Patents

Abstract

一种服装动态热湿传递性能测评的装置及其评测方法，本发明的隔热箱体由高保温面板拼接而成，面板通过合页转动连接对开式箱门，隔热箱底部固定连接钢架，钢架底部有万向轮，钢架左侧上方放置制冷设备；压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、电磁阀、蒸发器、压缩机按顺序连接，完成制冷循环；蒸发器采用紫铜管材料，沿隔热箱体壁面由上至下按顺序盘管；铝箔通风管固定于隔热箱体内，其顶部有均匀分布的出风孔，底部两侧各有一个通风风扇。基于制冷箱装置，依据假人尺寸定制温度可控的、可快速移动的制冷箱体，与其所在气候舱构成环境温度突变条件，结合出汗暖体假人进行测评，弥补现有服装热湿传递性能研究在动态条件下测评的局限性。

Description

一种服装动态热湿传递性能测评的装置及其评测方法

技术领域

本发明属于服装舒适性评测的技术领域，特别是涉及一种用于环境温度突变下服装动态热湿传递性能测评的制冷箱装置。

背景技术

日常生活中，我们所经历的环境通常是动态的，是由多个不同的热环境构成，环境温度突变的现象普遍存在，例如从室内到室外、从有空调的房间到无空调的房间等。有研究已表明大温差突变环境会影响人体的舒适与健康，仅5 ℃内的温差突变可作为人体可接受的最大突变温差。然而，这些研究并未考虑服装动态热湿传递性能对人体热状态的影响，一是有违事实，但更重要的是，可能会降低研究结果的适用条件及应用范围。

服装动态热湿传递性能的测评受制于其测评装置，目前主要集中于织物层面：香港理工大学学者搭建了一个织物动态热传递测试仪，主要由热平板和测试室组成，在测试室顶部加装隔热板，以隔绝测试室与外环境，通过开闭隔热板实现环境的温度突变；另外，有学者在此基础上增加了一个可加热且出水量可控的水箱，与热平板结合以模拟皮肤出汗，因此，可探讨热湿共同作用下的织物热物性；韩国首尔大学学者，搭建了一个“人体-服装-环境”模拟器，用于环境温湿度突变下的织物热湿传递机制研究；不同于其它热平板测试，该模拟器采用垂直热平板形式，并且热平板可在两个气候舱内快速移动。在服装整体层面，出汗暖体假人是现代服装工效学领域的先进测评工具，具有发热与出汗的功能，它综合考虑了服装材料、服装层次配套、服装适体性、服装款式结构等性能，可对服装进行全面客观的评价。但是，出汗暖体假人不可快速移动的特点使其多用于特定且单一环境条件的研究。因此，为了进行环境温度突变下的全尺度服装热湿传递机制研究，需要依据假人尺寸定制温度可控的、可快速移动的制冷箱体，与其所在气候舱构成环境温度突变条件，结合出汗暖体假人进行测评。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现环境温度突变条件以便使用出汗暖体假人进行服装全尺度动态热湿传递性能测评。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种服装动态热湿传递性能测评的装置，包括隔热箱体、制冷设备与通风管，所述隔热箱体采用90 cm * 60 cm * 200 cm的立方体结构，由面板拼接而成，所述面板通过合页转动连接对开式箱门，所述隔热箱体底部固定连接钢架，所述钢架上方放置制冷设备，底部配置万向轮。

优选的是，本发明的制冷设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、电磁阀、蒸发器、压缩机，从而完成制冷循环；还包括温度控制器、比较温度传感器，比较温度传感器传送信号与温度控制器的设定温度进行比较从而对继电器进行调控，继电器接通使所述电磁阀带电，阀门打开，制冷循环系统开启。

优选的是，本发明的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、电磁阀置于隔热箱体左侧钢架上，压缩机前方配置散热风扇，并使用薄钢板材料制成的外壳包覆，隔热箱体的外壳侧面设有散热通风孔，所述温度控制器置于外壳表面。

优选的是，本发明的温度传感器一共有三个，置于所述隔热箱体的侧壁面，三个温度传感器探头裸露于空气中，分别位于距隔热箱体底部10 cm、100 cm和145 cm处。

优选的是，本发明的蒸发器采用直径为1.2 cm的紫铜管材料，由所述隔热箱体底部左后方进入箱体内部，沿箱体壁面由上至下按顺序盘管，管间距为5 cm，总长为741 cm。

优选的是，本发明的通风管采用铝箔材料，固定于所述隔热箱体内，并贴合箱体壁面；顶部有均匀分布且大小一致的出风孔，底部两侧各放置一个通风风扇，所述通风风扇由一个风速控制器控制。

优选的是，本发明的面板采用夹层结构，中间层采用导热率小于0.022 W/m·k的高保温隔热材料，外层覆盖不锈钢材料作支撑。

优选的是，本发明的面板拼接处采用聚氨酯泡沫胶进行密封处理。

优选的是，本发明箱门凹槽的各项尺寸需根据出汗暖体假人头部支架尺寸定制，水平宽度7 cm、垂直高度5 cm，倾斜向上角度为17°。

优选的是，本发明万向轮的尺寸需根据出汗暖体假人底部支架高度定制，采用六个国标为六寸的尼龙轮，其位置分别位于钢架的四个角，以及与隔热箱体底部左侧平齐的位置。

基于本发明的服装动态热湿传递性能测评装置的测评方法，包括如下步骤：

1）首先，测试通风管顶部出风口风速大小，并调整至与气候舱风速一致；

2）通过万向轮移动制冷箱装置，使假人完全进入隔热箱体内，关闭箱门，使用隔热棉密封箱门凹槽；

3）然后进行制冷箱装置与气候舱的不同环境温度设置，同时打开出汗暖体假人设备，选择恒皮温模式，直到环境温度、假人表面温度的波动分别在±0.5 ℃和±0.2 ℃；

4）待制冷箱装置与气候舱内的环境温度、出汗暖体假人的表面温度达到稳定之后，调整假人测试模式为恒功率模式，开始测试；

5）出汗暖体假人在制冷箱装置内停留时长根据不同测试要求确定，然后取下隔热棉，打开制冷箱装置箱门，并迅速向后移动制冷箱装置，直到假人完全暴露于气候舱，完成一次环境温度突变；

6）移出后的制冷箱装置需快速关闭箱门，并采用隔热棉密封箱门凹槽的开孔部位，拔出制冷设备电源，关闭通风风扇；

7）出汗暖体假人暴露于气候舱的时长根据不同测试要求确定，结束实验；

8）根据出汗暖体假人系统输出的假人各区段表面皮肤温度随时间变化的结果，定量化测评服装动态热湿传递性能。

有益效果

本发明的制冷箱装置满足出汗暖体假人的尺寸要求，箱体底部万向轮设计便于制冷箱装置的快速移动，箱体面板隔热性与密封性能够提供较好的保温效果，对开式箱门设计更有利于假人的覆盖与移出；压缩机制冷方式满足制冷箱装置的性能要求，并提供了一个低温的、稳定的环境温度条件；通风管设计一方面实现了箱内温度分布的均匀性，另一方面可与气候舱的风速设置达成一致，降低风速差异带来的影响；制冷箱装置与假人所处的气候舱共同构成环境温度突变条件，以实现服装整体层面的动态热湿传递性能测评，弥补了现有服装热湿传递性能测评的局限性，对于研究突变环境的作用机制、科学配置合适的服装，提高着装人体热舒适与健康具有非常重要的意义。

附图说明

图1为本发明放入假人后的模拟状态示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为本发明的制冷系统原理图；

图4为本发明的制冷设备示意图；

图5为本发明的温度传感器分布示意图；

图6为本发明的通风管结构示意图；

图中：1、隔热箱体，2、隔热箱面板，3、隔热箱门，4、门上凹槽，5、门把手，6、门锁，7、钢架，8、万向轮，9、压缩机，10、冷凝器，11、干燥过滤器，12、毛细管，13、电磁阀，14、温度控制器，15、蒸发器，16、温度传感器，17、散热风扇，18、散热通风孔，19、通风管，20、通风管顶部出风孔，21、通风风扇，22、风速控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1、图2所示的一个可快速移动的制冷箱装置，放置于气候舱内，与气候舱共同构成环境温度突变条件，以便于利用出汗暖体假人进行服装动态热湿传递性能测评。制冷箱装置由隔热箱体1、制冷设备与通风管19组成。

隔热箱体1采用长90*宽60*高200 cm的立方体结构，由五块面板2拼接而成。隔热箱体面板2采用夹层结构，中间层采用厚度为5 cm、导热率小于0.022 W/(m·k)的聚氨酯隔热材料，外层包覆厚度为0.12 cm的不锈钢板。面板2拼接处使用聚氨酯泡沫胶密封处理。隔热箱体侧面板2通过合页转动连接对开式箱门3，箱门3四周粘贴海绵保温密封条，并且在每扇箱门3的边沿、距离箱门3顶端17 cm处设置凹槽4。凹槽4的水平宽度7 cm、垂直高度5 cm，倾斜向上角度为17°。箱门3正面设有门把手5，底下设有门锁6。隔热箱底部使用钢架7作支撑，钢架7尺寸长120*宽60 cm。钢架7右侧与隔热箱右侧对齐，左侧长出隔热箱30 cm。钢架7底部固定连接六个万向轮8，其位置分别位于钢架7的四个角，以及与隔热箱体1底部左侧平齐的位置。万向轮8采用国标六寸尼龙轮。

制冷箱采用压缩机制冷方式，其制冷系统原理如图3所示：压缩机9将低压气态制冷剂加压呈高压气态制冷剂，进入冷凝器10液化，通过干燥过滤器11、毛细管12、电磁阀13，进入蒸发器15汽化，气态制冷剂回流至压缩机9进入下一次循环。温度控制器14比较温度传感器16传送信号与控制器14设定温度对继电器进行调控，继电器接通使电磁阀13带电，阀门打开，压缩机9启动。制冷元件，包括压缩机9、冷凝器10、干燥过滤器11、毛细管12、电磁阀13置于隔热箱体1左侧钢架7上，散热风扇17配置在压缩机9前方，并使用薄钢板材料制成的外壳包覆，外壳侧面设有散热通风孔18，温度控制器14置于外壳表面，如图4所示。压缩机9额定功率为735 W，制冷剂采用四氟乙烷（R-134a）。蒸发器15由隔热箱体1底部左后方进入箱体内，沿隔热箱体1壁面由上至下按顺序盘管。蒸发器15采用直径为1.2 cm的紫铜管，管间距为5cm，总长为741 cm。温度传感器16分布在隔热箱体1左侧面，共有三个，传感器探头裸露于空气中，其位置分布参考国标GB/T 8059.3，分别在距隔热箱体1底部10 cm、100 cm和145 cm处，如图5所示。制冷设备的供电电源为220 V-50 Hz。

通风管19处于隔热箱体1内，如图6所示。通风管19材料为铝箔，直径为16 cm。通过铁丝与螺丝将通风管19固定，并贴合箱体壁面。在通风管19上端进行打孔，先确定两端的孔位，然后利用皮尺确定其它孔位，通风管顶部出风孔20的一共有六个。通风管19底部两侧各放置一个通风风扇21，通风风扇21斜插入通风管19内，并保证进气口不封闭，螺丝固定通风风扇21位置。通风管19两侧通风风扇21连接一个风速控制器22。风速控制器22的供电电源为12 V/0.5 A。

本发明还提供一种环境温度突变下服装动态热湿传递性能的测评方法，包括如下步骤：

1）首先，测试通风管顶部出风口20风速大小，并调整至与气候舱风速一致；

2）通过万向轮8移动制冷箱装置，使假人完全进入隔热箱体1内，关闭箱门3，使用隔热棉密封箱门凹槽4；

3）然后进行制冷箱装置与气候舱的不同环境温度设置，同时打开出汗暖体假人设备，选择恒皮温模式（34℃），直到环境温度、假人表面温度的波动分别在±0.5 ℃和±0.2℃；

4）待制冷箱装置与气候舱内的环境温度、出汗暖体假人的表面温度达到稳定之后，调整假人测试模式为恒功率模式，开始测试；

5）出汗暖体假人在制冷箱装置内停留时长根据不同测试要求确定，然后取下隔热棉，打开制冷箱装置箱门3，并迅速向后移动制冷箱装置，直到假人完全暴露于气候舱，完成一次环境温度突变；

6）移出后的制冷箱装置需快速关门箱门3，并采用隔热棉密封箱门凹槽4的开孔部位，拔出制冷设备电源，关闭通风风扇21；

7）出汗暖体假人暴露于气候舱的时长根据不同测试要求确定，结束实验；

8）根据出汗暖体假人系统输出的假人各区段表面皮肤温度随时间变化的结果，定量化测评服装动态热湿传递性能。

本发明的制冷箱装置满足出汗暖体假人的尺寸要求，箱体面板隔热性与密封性能够提供较好的保温效果，对开式箱门设计更有利于假人的覆盖与移出；压缩机制冷方式满足制冷箱装置的性能要求，并提供了一个低温的、稳定的环境温度条件；通风管设计一方面实现了箱内温度分布的均匀性，另一方面可与气候舱的风速设置达成一致，降低风速差异带来的影响；制冷箱装置与假人所处的气候舱共同构成环境温度突变条件，以实现服装整体层面的动态热湿传递性能测评，弥补了现有服装热湿传递性能测评的局限性。

Claims (10)

1.一种服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：包括隔热箱体（1）、制冷设备与通风管（19），所述隔热箱体（1）采用90 cm*60 cm*200 cm的立方体结构，由面板（2）拼接而成，所述面板（2）通过合页转动连接对开式箱门（3），所述隔热箱体（1）底部固定连接钢架（7），所述钢架（7）上方放置制冷设备，底部配置万向轮（8）。

2.根据权利要求1所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述制冷设备包括依次连接的压缩机（9）、冷凝器（10）、干燥过滤器（11）、毛细管（12）、电磁阀（13）、蒸发器（15）、压缩机（9），从而完成制冷循环；还包括温度控制器（14）、比较温度传感器（16），比较温度传感器（16）传送信号与温度控制器（14）的设定温度进行比较从而对继电器进行调控，继电器接通使所述电磁阀（13）带电，阀门打开，制冷循环系统开启。

3.根据权利要求2所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述压缩机（9）、冷凝器（10）、干燥过滤器（11）、毛细管（12）、电磁阀（13）置于隔热箱体（1）左侧钢架（7）上，压缩机（9）前方配置散热风扇（17），并使用薄钢板材料制成的外壳包覆，隔热箱体（1）的外壳侧面设有散热通风孔（18），所述温度控制器（14）置于外壳表面。

4.根据权利要求2所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述温度传感器（16）一共有三个，置于所述隔热箱体（1）的侧壁面，三个温度传感器（16）探头裸露于空气中，分别位于距隔热箱体（1）底部10 cm、100 cm和145 cm处。

5.根据权利要求1所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述蒸发器（15）采用直径为1.2 cm的紫铜管材料，由所述隔热箱体1底部左后方进入箱体内部，沿箱体壁面由上至下按顺序盘管，管间距为5 cm，总长为741 cm。

6.根据权利要求1所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述通风管（19）采用铝箔材料，固定于所述隔热箱体（1）内，并贴合箱体壁面；顶部有均匀分布且大小一致的出风孔（20），底部两侧各放置一个通风风扇（21），所述通风风扇（21）由一个风速控制器（22）控制。

7.根据权利要求1所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述面板（2）采用夹层结构，中间层采用导热率小于0.022 W/m·k的高保温隔热材料，外层覆盖不锈钢材料作支撑。

8.根据权利要求4所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述面板（2）的夹层拼接处采用聚氨酯泡沫胶进行密封处理。

9.根据权利要求1所述的服装动态热湿传递性能测评的装置，其特征在于：所述箱门（3）采用对开门结构，上边沿处有开口凹槽4，中间有门把手（5），底下有门锁（6），四周粘贴隔热密封条。

10.基于权利要求1-9任一项所述的服装动态热湿传递性能测评装置的测评方法，包括如下步骤：

1）首先，测试通风管顶部出风口（20）风速大小，并调整至与气候舱风速一致；

2）通过万向轮（8）移动制冷箱装置，使假人完全进入隔热箱体（1）内，关闭箱门（3），使用隔热棉密封箱门凹槽（4）；

3）然后进行制冷箱装置与气候舱的不同环境温度设置，同时打开出汗暖体假人设备，选择恒皮温模式，直到环境温度、假人表面温度的波动分别在±0.5 ℃和±0.2 ℃；

4）待制冷箱装置与气候舱内的环境温度、出汗暖体假人的表面温度达到稳定之后，调整假人测试模式为恒功率模式，开始测试；

5）出汗暖体假人在制冷箱装置内停留时长根据不同测试要求确定，然后取下隔热棉，打开制冷箱装置箱门（3），并迅速向后移动制冷箱装置，直到假人完全暴露于气候舱，完成一次环境温度突变；

6）移出后的制冷箱装置需快速关闭箱门（3），并采用隔热棉密封箱门凹槽（4）的开孔部位，拔出制冷设备电源，关闭通风风扇（21）；

7）出汗暖体假人暴露于气候舱的时长根据不同测试要求确定，结束实验；

8）根据出汗暖体假人系统输出的假人各区段表面皮肤温度随时间变化的结果，定量化测评服装动态热湿传递性能。

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