隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)服裝的要求越來(lái)越高，在關(guān)注美感的同時(shí)，更關(guān)注服裝的功能，尤其是冬季服裝，對(duì)其防寒保暖性的要求逐漸提高。在寒冷環(huán)境中生活和工作，防寒服是保證人體舒適的必要裝備，為了維持人體熱量平衡，服裝保暖性要能平衡人體正常新陳代謝產(chǎn)生的熱量，否則，服裝不夠保暖或過(guò)于保暖，都會(huì)使人體感到不適。為了科學(xué)地描述服裝的這種性能，尋找測(cè)量的手段，本文詳細(xì)介紹了紡織品的保暖指標(biāo)及相關(guān)的保暖測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；匯總了不同的服裝保暖測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并解析了它們之間的異同；根據(jù)服裝的保暖值，介紹了在不同的人體活動(dòng)水平（強(qiáng)度）下，防寒服的保暖性分級(jí)標(biāo)簽。
1.服裝材料的熱傳導(dǎo)性能
服裝的散熱性是指從保持一定溫度的體表向溫度較低外界環(huán)境進(jìn)行熱轉(zhuǎn)移的過(guò)程，是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射的綜合。纖維對(duì)熱的傳導(dǎo)，一部分通過(guò)服裝材料中所含空氣的微小對(duì)流傳遞，還有一部分通過(guò)纖維與纖維之間的輻射傳遞。對(duì)于服裝的保溫而言，熱傳導(dǎo)是一個(gè)主要影響因素，其性能用熱傳導(dǎo)率來(lái)表示；熱傳導(dǎo)率小，表示纖維的導(dǎo)熱性能低，保暖性好。服裝材料多為纖維制品，在纖維內(nèi)部、纖維之間以及紗線之間的空隙存有大量的空氣，單位面積面料的含氣率一般為60%~80%，因此，服裝的傳熱性能是服裝材料本質(zhì)上的傳導(dǎo)率、材料含氣量以及多層衣服之間所含空氣的熱傳導(dǎo)率的綜合指標(biāo)。
從體溫調(diào)節(jié)角度來(lái)看，冬季要穿熱傳導(dǎo)率小的服裝，防止體熱外散。靜止空氣的熱傳導(dǎo)率最小，也是最好的熱絕緣體，因此，服裝材料的保暖性取決于纖維中間夾持空氣的數(shù)量和狀態(tài)。在空氣不流動(dòng)的前提下，纖維層能夾持的空氣越多，服裝的保暖性越好。優(yōu)質(zhì)羽絨的直徑很細(xì)，比表面積很大，粘附靜止空氣的表面積也大，靜止空氣的數(shù)量也越多，降低了服裝的熱傳導(dǎo)率，所以羽絨服是寒冷季節(jié)人們防寒抗凍的理想裝束；同樣，在冬季穿多件或穿夾有棉絮的服裝（如毛針織品）均能夾持較多的空氣，使溫暖的空氣保溫層包覆身體，從而達(dá)到保暖的效果。保暖性與空氣層厚度的關(guān)系如下圖所示。
保暖性與空氣層厚度的關(guān)系圖
當(dāng)衣服與身體貼緊，空氣層厚度為0時(shí)，保暖性最小，當(dāng)身體之間的空氣層隨著一層層增加的衣服形成時(shí)，保暖性隨之增加；但是，空氣層厚度一旦超過(guò)一定值后再增加，散失的熱量也會(huì)增加，這是由于增加了空氣的對(duì)流作用，保暖性反而下降。由此可知，實(shí)際穿衣服時(shí)，增加層數(shù)可以提高保暖性，但當(dāng)空氣層厚度達(dá)到 10 mm 以上時(shí)，保暖性有減小的趨勢(shì)。另外，服裝的潤(rùn)濕性對(duì)保暖性也有很大的影響，因?yàn)楸粷?rùn)濕的服裝中部分或大部分氣孔被水分代替，水的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的熱導(dǎo)率，導(dǎo)致服裝的保暖性能大大降低。因此，保暖服裝組合方式應(yīng)是在含氣量大的服裝外面一層一層地穿上服裝；考慮到通氣性，特別是在冬季有風(fēng)的情況下，毛絨針織品最好不要穿在外面，可利用其含氣量大的特點(diǎn)，穿在里面靠近身體，在身體周圍形成干燥而靜止的空氣層，外面再穿一件質(zhì)地緊密的外套，以達(dá)到較好的保暖效果。
2.保暖的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
服裝的保暖性能主要是指服裝面料的熱阻，通過(guò)一定方法測(cè)量面料的熱阻值，用以表征材料的保暖性。目前，熱阻的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有很多，常用的有：GB/T18398—2001、FZ/T 01029—1993、GB/T 24254—2009、GB/T 11048—2008、ASTM F1291—2016、ISO 11092—2014、ASTM F1868—2014 等。根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，服裝熱阻的測(cè)試方法采用暖體假人法，GB/T 18398-2001中規(guī)定了測(cè)試服裝熱阻用暖體假人系統(tǒng)的基本技術(shù)要求和測(cè)定服裝熱阻的方法，適用于測(cè)量各類服裝熱阻。除了暖體假人法外，熱阻測(cè)量的其他方法還有：管式織物保溫儀法、平板式織物保溫儀法和冷卻法。
2.1 管式織物保溫儀法
依據(jù) GB/T 11048—1989 方法 B，紡織品的熱阻可以使用管式織物保溫儀來(lái)測(cè)定。測(cè)試時(shí)，將試樣包覆在試樣架上，蓋上外罩，待加溫管升溫一段時(shí)間后定時(shí)降溫散熱。測(cè)試過(guò)程采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理，測(cè)定后就能直接得出保溫率、傳熱系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)。
由于技術(shù)條件的限制，保溫率存在一些技術(shù)缺陷。該標(biāo)準(zhǔn)在2008年更新時(shí)，已經(jīng)取消了方法B，僅保留了A型儀器（蒸發(fā)熱板）和B型儀器（靜態(tài)平板）。有些保暖實(shí)驗(yàn)儀還用低溫箱，這是為了模擬冬天寒冷的天氣，低溫箱的溫度可以控制在-30 ℃左右，恒溫箱的溫度可達(dá) 40 ℃，這個(gè)溫度差能使熱量迅速透過(guò)織物。要計(jì)算織物熱傳遞性的指標(biāo)，先要測(cè)量恒溫箱保持一定溫度時(shí)消耗的熱量。
2.2 平板式織物保溫儀法
GB/T 11048—2008 方法 A 規(guī)定用平板儀來(lái)測(cè)量織物的熱阻。平板式織物保溫儀由試驗(yàn)板、保護(hù)板、底板、有機(jī)玻璃罩、溫度傳感器和可開(kāi)啟門組成一個(gè)恒定溫差環(huán)境。溫度恒定在 36 ℃，用隔熱材料與周圍環(huán)境隔離開(kāi)，相同隔離材料的隔離試驗(yàn)板、保護(hù)板和試驗(yàn)臺(tái)之間沒(méi)有溫差，以通斷電的方式保持恒溫，保證熱量只能單向向上傳遞而不會(huì)逆向傳遞。溫度傳感器用來(lái)測(cè)定機(jī)箱的溫度，一般維持標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度20 ℃左右。實(shí)驗(yàn)時(shí)將試樣放置在試驗(yàn)板上，測(cè)試單位時(shí)間內(nèi)維持試驗(yàn)板溫度恒定所需外界補(bǔ)充的熱量，此熱量也就是通過(guò)織物散失的熱量，由此計(jì)算出織物試樣的傳熱系數(shù)和熱阻值。
2.3 冷卻法
平板式織物保溫儀法和管式織物保溫儀法測(cè)定熱阻都有一個(gè)共同缺點(diǎn)，即所需測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。因?yàn)橐獙x器調(diào)試到所需的狀態(tài)需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，冷卻法就克服了該缺點(diǎn)。冷卻法是將以上兩種方法中的測(cè)試部分進(jìn)行變化，即加熱到一定溫度后斷電，讓其在沒(méi)有熱量供給的情況下，僅通過(guò)織物的覆蓋面自然冷卻，用冷卻所耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)評(píng)價(jià)織物的傳熱性能。該方法也稱為冷卻速率法。
具體做法是將熱源體預(yù)加熱至 36 ℃以上，將其放置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中，上方使用 3 m/s 的氣流使其冷卻。分有試樣和無(wú)試樣兩種情況，分別記錄兩種情況下熱源體從 36 ℃冷卻到 35 ℃需要的時(shí)間，或者在一定時(shí)間內(nèi)下降的溫度，計(jì)算出保溫率。
3 .不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試環(huán)境和影響因素比較
影響測(cè)試結(jié)果的因素有測(cè)試板（包括測(cè)試板、熱護(hù)環(huán)、測(cè)試底板）的溫度差異、空氣流速、環(huán)境溫度和相對(duì)濕度等條件。下圖描述了各類標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件差異。
干態(tài)情況下各類標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件差異
濕態(tài)情況下各類標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件差異
4.保暖標(biāo)簽
1993 年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）頒布了衡量整體服裝熱平衡的方法標(biāo)準(zhǔn)，ISO 11079—2007《熱環(huán)境的人類工效學(xué) 在用所需隔熱服（IREQ）和局部冷卻效應(yīng)時(shí)冷應(yīng)力的測(cè)定和說(shuō)明》。
國(guó)家標(biāo)委會(huì)也依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)制定了 GB/T 24254—2009《紡織品和服裝 冷環(huán)境下需求熱阻的確定》，結(jié)合整體服裝，根據(jù)暖體假人法測(cè)試保暖結(jié)果，在不同溫度、保持不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的條件下給出服裝系統(tǒng)的保暖值。
ISO 11079—2007 中同時(shí)列舉了根據(jù)暖體假人法（ISO 9920—2007）測(cè)試的單件服裝基本熱阻參考值，如下表所示。
不同服裝的單件服裝基本熱阻值
5.保暖服裝的分級(jí)及標(biāo)簽
上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通的防寒服裝生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)仍不夠明確，并且上述標(biāo)準(zhǔn)中的服裝都未經(jīng)過(guò)洗滌，對(duì)普通消費(fèi)者也沒(méi)有指導(dǎo)意義。2012 年，美國(guó)頒布了ANSI/ISEA 201—2012《冷環(huán)境下保暖服裝的分級(jí)》，可根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定相關(guān)的服裝保暖及耐洗標(biāo)簽，方便指導(dǎo)消費(fèi)者的日常生活。在一定的活動(dòng)狀態(tài)下，不同保暖值的防寒服適用的溫度曲線如下圖所示。
不同活動(dòng)狀態(tài)下服裝保暖值的推薦
2 Met 和 4 Met 下的溫度曲線是由 ASTM F2732—2011計(jì)算而得，計(jì)算公式為：
低活動(dòng)水平TR2=-23.78It,s+89.83
高活動(dòng)水平TR4=-48.61It,s+86.70
It,s=clo
其中 2 Met 為輕度活動(dòng)，如自由散步、拖地、常規(guī)駕駛等輕度活動(dòng)作業(yè)；4 Met為高度活動(dòng)，如猛烈的挖掘作業(yè)、爬樓、跑步等激烈運(yùn)動(dòng)。在高度活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，需要服裝保暖值相對(duì)較低。由上圖可知，根據(jù)防寒服的保暖值測(cè)定結(jié)果來(lái)確定服裝的適用耐寒溫度范圍。
服裝的保暖測(cè)試方法有多種，單一的一種方法不能完全模擬人體的所有生理指標(biāo)；且人的個(gè)體差異性大，如健康程度、年齡分布、心理狀態(tài)、耐寒能力、鍛煉程度等不同，同時(shí)，環(huán)境條件（相對(duì)濕度、風(fēng)速等）也在很大程度上影響服裝的真實(shí)保暖效果。但是制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的防寒服性能標(biāo)簽，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)及個(gè)體消費(fèi)者而言，仍然具有一定的指導(dǎo)意義。
