第六章服裝與人體生理
第一節人體生理
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下，總散熱量的97%為傳導散熱、對流散熱、輻射散熱和蒸發散熱，其餘3%的散熱量隨呼吸、排洩等生理過程散失。
傳導散熱conduction
對流散熱convection
輻射散熱radiation
蒸發散熱evaporation
⑴傳導散熱
傳導散熱是指傳熱物質不發生移動，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於傳導散熱。
①特點：傳導物質不發生移動，接觸傳熱，熱量從高溫物體向低溫物體傳遞。
②幾個相關概念：
溫度相等的各個面，稱為等溫面。
圖2—1是包裹有兩層織物的圓柱體的示意圖(橫截面)，t1、t2、t3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徵物體溫度的分布狀況，稱為溫度場。
在乙個溫度場內，若各等溫面之間有溫差，就會發生傳導散熱。如圖2—1中，當t1＞t2＞t3時，就有傳導散熱產生。t1—t2=△t1，t2—t3=△t2﹍；△t1、△t2﹍叫做溫度差，單位距離的溫度差稱為溫度梯度。
溫度梯度是乙個向量，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於溫度梯度、物體厚度、導熱係數。
導熱係數λ是指厚度為1公尺的材料上下兩表面間溫度差為1℃時，1秒鐘內通過1平方公尺表面積所傳導的熱量瓦數[w／(m．℃)
λ值越小，表示材料的導熱性越差，保暖性越好。常見物質材料的導熱係數λ見p21表2-2所示。
⑵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。
①特點：接觸傳熱，傳熱物質發生移動。
②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，因身體位移而產生的相對風速也屬於強迫對流。
在環境空氣自然對流的情況下(風速小於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**表面或服裝表面的空氣接近於靜止不動，稱為邊界層。邊界層內部的空氣分子位移居於自然對流。
⑶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於它的表面溫度和性狀。比周圍物體溫度高的人體**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。，如人在房間裡向周圍的牆壁、天花板散熱就屬於輻射散熱。
表面粗糙的物體輻射本領大，而反射率卻低。
⑷蒸發散熱
蒸發散熱是液體表面汽化帶走熱量。
分類：①不感知蒸發
不感知蒸發稱為非顯汗、非顯性蒸發。不感知蒸發通過組織間液體直接透出**和肺泡表面進行汽化面實現，是一種被動的物理瀰散現象。
不感知蒸發量與人體代謝水平、環境溫溫度的變化有關。其中30％從內呼吸道蒸發，70％從**表面蒸發。乙個體重50kg、體表面積1.
6m2的**，一天的不感知蒸發放熱量，與降溫12.3℃的散熱量相當。因此，不感知蒸發對於人體散熱的意義不可低估。
②感知蒸發（出汗）
當人體的平均**溫度達到出汗的臨界溫度，產生反射性出汗活動，即主動的生理調節。
二、**生理
1、出汗
⑵分類溫熱性出汗：**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
⑶有效汗量
能夠有效蒸發的汗量叫有效汗量；附著在**上的汗量稱為附著汗量流下來汗量叫做流淌汗量，只有有效汗量有助於體熱的散失，附著汗量和流淌汗量只會造成服裝的汗漬汙染。
（4）平均**溫度
平均**溫度是指分布於全身的基於若干點的**溫度的平均值，即為體表不同部位的**溫度與該部位佔體表面積百分比的加權平均值。公式為：
=s1t1 +s2t2+…+sntn，
其中為平均**溫度，s1、s2…sn為加權係數，即該部位佔體表面積的百分比，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**溫度。
（5）平均體溫（人體平均溫度）
①概念：體內溫度ter和體表溫度ts的加權平均值。
第二節人體與服裝微氣候
一、服裝微氣候
所謂微氣候，**與服裝及各層服裝之間形成的不同於外界環境的空氣層氣候。廣義：**與最外層衣服表面之間所形成的空氣層氣候。
狹義：**與衣服最內層之間的空氣層氣候，它包括溫度、濕度與氣流。
實驗表明，**和最內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：
⑴身體軀幹部位最裡層的空氣層，接近於最適標準氣候，而越是外層的衣服，衣服內空氣層的氣溫越低，濕度越大。
⑵衣服內空氣層的濕度隨外界濕度的變化而變化，且外層變化大於內層變化。當外界溫度變化為20％時，最裡層濕度的變化大約為5％，最外層衣服內濕度變化可達10%。
⑶當外界氣溫低於25℃時，服裝各層間的溫度、濕度變化較小。當外界氣溫上公升至30 ℃時，衣服內氣溫就超過33℃，人體開始出汗，導致衣服內的濕度急劇上公升，甚至超過80％，人就會感到不適。
⑷由於運動等原因而產熱量增加時，衣服內的氣溫、濕度也會增加。
⑸據測定，人體軀幹中，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定；人體的最高溫、高濕部位大多在腋窩。
⑹通常衣服內氣流幾乎處於靜止狀態，流速大約為（25±15）cm/s。
3、克羅值
克羅是目前國際上的乙個通用指標，它與其他單純的物理指標相比，還考慮了人體的生理引數、心理感受和環境溫濕度及風速等條件，且通俗易懂被非專業人員所接受。
（1）克羅值的定義——在氣溫21℃、濕度50％以下、風速0.1m／s的室內，安靜坐著或從事輕度腦力勞動的成年男子感覺舒適，能將**平均溫度維持在33℃
4、服裝與服裝氣候的關係
⑴溫度影響因素
服裝層中固溫度梯度而產生的熱流阻力、稱為熱阻。
熱阻表徵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。
①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。
通常用其佔總體面積的百分比表示，日常服裝的覆蓋面積介於65％～97％之間。
a服裝熱阻隨著被覆蓋面積的增加而增大，存在正相關關係；
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。
②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：
a衣下空氣層四周未封閉狀態下的結果
在空氣層四周未封閉時，隨著空氣層的增大，織物保暖率隨之公升高；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，織物保暖率存在乙個極大值。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，保暖率的公升高，緣於隔熱效果良好的靜止空氣層厚度的增大；在極大值以後保暖率的下降，是因為衣下空氣層過大而產生對流的緣故。
b衣下空氣層四周密閉時，對流難以發生，對應乙個較大厚度變化範圍，衣下空氣層都保持著保暖率的極大值。見圖2-17右。
同樣，對於服裝的開口部位設計，開口部位關閉，服裝內不易產生對流，能很好發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，寬鬆量大的服裝，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，則寬鬆量為2πd，衣下空氣層厚度取決於服裝的寬鬆量。根據最佳空氣層厚度推算，寬鬆量最佳取值為0.
6～1.3cm。
為充分利用衣下空氣層的保暖效果,在難於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構設計。
③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
④多層重疊著裝
層數多，保暖性好，熱阻大，但層數過多，保暖性反而會減弱，熱阻降。
層數多，增加了衣服內空氣層的厚度，使熱阻增大，但層數過多，最下層衣服受到上層衣服的壓迫，反而會使隔熱值下降。
⑤服裝重量
熱阻隨重量增大而增大，內穿衣服發揮的保暖作用比外衣類服裝大。
⑥風速 風速大則風壓大，風壓可以使大量空氣透入衣服內，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。
⑦人體動作和姿勢
1、坐姿時服裝的基本熱阻會下降15%，原因在於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
⑧衣服髒汙
**分泌物、外界灰塵、汙垢、微生物會髒汙服裝的內外層。
（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）固體物質導熱性比空氣大
所以熱阻減小。
⑵濕度影響因素
透濕指數im實際上是乙個比值。
伍德科克以溼球溫度計的濕球作為表面完全濕潤並無附加服裝蒸發阻力的實體。伍德科克將透濕指數定義為實際的蒸發散熱量與相當於總隔熱阻的濕球的蒸發散熱量之比。
①風對透濕指數的影響（風速大 ，im增）
風速大，有利於汗液蒸發，實際蒸發散熱量大，則im大；反之，風速小，則就小。
在氣溫較高的環境中，蒸發散熱量大於非蒸發散熱量，在這種情況下，風速與透濕指數成正比。
②人體運動對透濕指數的影響（運動，im增 ）
人體運動對im的影響相當於衣服內空氣流動速度增加對im的影響。
相對風速
運動產生
②衣下空氣層對流形成鼓風作用。
空氣流動速度增加，蒸發散熱量增加
im增 rh減 im/rh增
有效風速是相對風速與環境風速的代數和。例如：人在室內行走時，室內風速是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
③環境濕度對透濕指數的影響（濕度大，im 減）
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