低温环境下电加热服装对人体热舒适性的研究

在冬季偏冷的环境中,由于人体局部部位的热特性不同,从而影响着人体穿着电加热服装(Electric heating garments/EHG)的整体及局部热感觉投票(Thermal sensation vote/TSV)、热舒适投票(Thermal comfort vote/TCV)。文章在人工气候室通过记录受试者在不同环境温度及不同加热档位工况下人体整体及局部TSV、TCV以及皮肤温度,分析不同环境温度及EHG加热方式对整体及局部热感觉及热舒适性的影响。

石墨烯电加热服装的服用性能研究

石墨烯纤维在力学、电学、热学方面的优异性能,使其在导电纤维、电加热服装等方面有着广阔的发展前景。研究了石墨烯电加热服装的电热性能和热舒适性能,对石墨烯发热织物的热稳定性能、功率密度、升温速度、发热均匀度等电热性能进行了测试,并利用暖体假人测试了服装的保暖性能。通过与碳纤维发热织物比较得出:石墨烯发热织物具有良好的热稳定性,且功率密度高、升温速度快、发热均匀性好。环境温度为5℃和-5℃时,石墨烯电加热服装的加热效率显著大于碳纤维加热服装,发热保暖效果优异;在低温-5℃环境下,石墨烯电加热组合服装仍能满足人体热舒适性的需求。

电加热服装质量风险调查分析

通过电加热服装进行风险调查,检测结果显示高达73.3%的被测样品安全性不符合要求。不符合项目主要集中在发热、耐热和耐燃这两个检测项目。消费者在购买电加热服装时,应尽量选择带有认证标志的电源适配器的产品,避免火灾、触电风险。

电加热服装中加热片与织物组合体的稳态热传递模拟

为优化冬季电加热服装设计,采用ANSYS建立加热片、空气层与织物组合体的三维有限元模型,模拟分析不同织物、不同加热片和不同空气层厚度等条件下模型内部与外表面的温度分布特征。同时探索增加空气层等效导热系数对加热片热量沿平面方向和厚度方向传递的影响。结果表明:织物热阻或空气层厚度增加,沿厚度方向的热量传递逐渐下降,且下降梯度逐渐变小,而沿织物平面方向的热量传递距离变大;通过分散发热区域可提高模型平面内的热量传递;增加空气层等效导热系数,模型中平面方向和厚度方向的热量传递均有增大。通过实验对热传递模拟结果进行验证,结果显示,织物外表面温度的模拟值与实验值最大相对误差为9.7%,二者吻合度较好。

电加热服装服饰的研究进展

本文综述了近年来电加热服装服饰内柔性加热元件的常用材料,包括基底材料和导电聚合物材料等;评述用于制备和表征柔性加热元件的常用方法,重点阐述了原位聚合、电化学聚合以及气相聚合等常用聚合方法;此外,还概述了柔性加热元件在智能加热服装服饰方面的应用探索,并对柔性加热元件的发展前景进行了展望。

电加热服装服用性能研究进展

电加热服装作为功能服装中发展较早、市场化进程较快的一种服装,其服用性能近年来越来越受到关注。现主要介绍电加热服装在电热性能、保暖性能、舒适性能、安全性能、洗护性能和耐用性能几个方面的研究进展,并指出有必要对电加热服装的舒适性能、安全性能等服用性能进行深入细致的研究。

电加热服装的电学安全性和发热功能性评价方法

电加热服装是一种用途广泛的功能性服装。文章着重从安全性和功能性出发,通过实例阐述了电加热服装在电学安全性和发热功能性的考核要求及测试方法。电学安全性包括移动电源安全性、电器安全性、电磁兼容性、电发热安全性、特殊存放安全性的要求;发热功能性包括温度控制器额定输入电压、温度控制器的输出电压、加热元件工作功率、温度控制器短路保护性能、温度控制器调温功能、最小温升、低温工作性能、耐洗涤性能、耐老化性能等功能性指标,电学安全性和发热功能性的考核确保了产品使用过程中的用电安全和发热有效性。文章为电发热服装标准制定提供了思路,以期填补此类跨界产品标准的空白。

冷环境下局部电加热对人体热反应的影响

为探究冷环境下电加热服加热位置对人体热生理及心理的影响,利用碳纤维加热片分别对人体8个部位进行加热,探究局部热敏感性及热偏好的差异,并根据局部热敏感分区的结果进行两两组合加热,校验局部热敏感分区的科学性。结果表明:不同部位间的热敏感性与偏好加热温度存在显著差异,脚部对整体热感觉影响最大(影响因子为0.112),其次是背部(影响因子为0.082),四肢偏好加热温度高于躯干2.1~3.7℃;单部位加热时(除脚部)不能达到全身热舒适性,应采用组合加热,且组合加热脚部与背部效果最佳;从能耗角度分析,局部加热时应首先加热脚部,其次可组合加热胸腰、腹腰部位,加热需求更大时可组合加热背部与脚部。本文研究结果为局部电加热服的设计提供了理论参考。

电加热服装的研究进展

从电源、发热元件、供热区域、热性能评价、智能化发展趋势等方面介绍了电加热服装的研究进展。同时,指出了目前市场上电加热服装领域存在的一些不足之处,如电池耐用性、未能完全实现智能控温、温度设置的合理性、缺乏相应产品标准等问题。希望研究结果可以为科研工作者对电加热服装的研究提供帮助和方向指引。

基于石墨烯发热载体的电加热马甲热湿舒适性评价

为满足人们在低温环境下的保暖需求,研制了一款用石墨烯作为发热材料、可3个档调节加热温度的电加热马甲,对石墨烯发热载体的发热性能进行了研究。通过人体穿着实验和红外热像仪实验,采集30 min内人体腹部、背部和腰部的衣内温湿度和主观感觉以及30 min时的红外热像图,从不同档位、人体部位和活动状态方面去探析电加热马甲的热湿舒适性能。结果表明:加热马甲对低温条件下人体的辅助保暖效果明显;随着加热档位的增大,衣内温度逐渐升高,衣内湿度的下降速率有所减缓,但加热温度过高,易造成部位受热不均,从而影响舒适性。研究结果将为电加热服装的研发和优化提供参考。

电加热服装的研究进展及热舒适性能评价

电加热服装的开发对拓展野外探索领域、治疗雷诺氏症候群等病症具有重要作用。通过回顾电加热服装的发展进程,明确其主要功能,解析其测试手段及存在的优点和不足。选取市场常用的电加热服装,采用暖体假人测试、人体生理和心理测试,获取服装热阻、人体皮肤温度和主观热感觉,从活动状态、加热方式、人体部位和加热时间等角度,探析电加热服装的热舒适性能。结果表明:不同加热档位可提高服装热阻,但电加热模块位置过于集中易造成人体皮肤温度分布不均,从而影响其热感觉。研究结果为电加热服装的设计开发提供了参考。

服装局部加热对人体临近部位的影响

为探讨电加热服装局部加热的合理性,以电热丝为加热单元、碳纤维面料为基底制作了电加热元件;通过改变电源电压与电加热元件内外层面料热阻,在局部加热状态下测量临近热源部位的皮肤温度变化,通过元件不同距离点的皮肤温度差异表征电加热服装的舒适性,将平均升温速率作为临近部位传热效率的指标,分析各部位的温度变化趋势及其影响因素。结果表明:服装局部加热时,临近热源5 cm外皮肤温度无变化,5 cm内传热效率较低,导致皮肤温差显著;升高电源功率或增大整体服装热阻可以提升临近部位的传热效率,但效果不显著。电加热服装的设计应尽量增大加热面积,降低因热源设置不合理导致的人体局部温差,提高服装的热防护性、热舒适性与安全性。

加热型织物系统的热传递性能

为优化电加热服的设计,建立皮肤、衣下空气层与加热型织物的组合体,探索其对加热型织物系统传热性能的具体影响。选用6种不同的织物,并通过在测试板与织物之间放置不同厚度的分隔板来模拟衣下空气层,分析加热装置关闭与打开时加热型织物系统的热阻和加热装置提供给测试板的加热功率的变化,评价织物系统的热量传递。结果表明:不论加热装置是否开启,加热型织物系统的热阻都随空气层厚度的增大而增加;加热装置打开时织物性能对织物系统热阻的影响增强;加热装置放置位置越靠近皮肤,加热效率越高。

基于衬纬组织电加热针织服装的制备及其电热性能

为了拓展纬编衬纬组织在电加热针织服装上的应用,将镀银纱线作为衬纬纱线,均匀衬入纬编针织物中,织造3种不同组织的针织物并进行性能测试与分析。根据测试结果,选用结构最稳定、发热效果良好的空气层衬纬作为加热部位组织结构,设计并织造了一件电加热针织服装,同时进行发热性能测试。结果表明:在实验室温度为(20±2)℃且额定电压为1.0~3.5 V的情况下,电加热针织服装的腹部加热单元的平衡温度由24.9℃逐渐升温至36.9℃;背部加热单元的平衡温度由25℃逐渐升温至35.9℃;腰部加热单元的平衡温度由24.5℃逐渐升温至34.7℃,各加热部位平衡温度均满足人体所需。该研究结果可为衬纬组织在电加热服装中的应用及市场开拓提供理论参考。