一般情况下,人体拥有一个复杂的热控制系统,保持心脏、肺部以及大脑等重要器官的温度稳定在37℃左右[1]。着装条件下,人体产热通过蒸发、导热、辐射和对流等方式散热,建立人体 服装 环境系统间热交换的动态平衡过程。在的高温热辐射环境下,服装需要阻止环境中的热量传递到人体,维持人体与环境间的动态热平衡。消防员参与救援工作时穿着的高温防护服作为工作服装的一种类型,其热防护性能与一般服装有很大的不同[2],这类服装的热防护性能受到火焰和高温等因素的影响而降低,可引起人体热应力和生理疲惫。

服装热阻是服装热舒适和热危害评价中的重要物性参 数 之 一[4]。 服 装 小 尺 度 实 验 (benchscaletest)是测量服装热防护性能常用的工具之一[5],标准ISO11092 1993 和国内标准 GB-T110482008就常温环境下使用热平板测量热阻的小尺度实验进行了规定。Gibson等根据标准的规定,在常温环境下对多种军用防护服装测量热阻,同时讨论了影响测量的环境因素[6]。目前,还没有人在高温热辐射条件下对防护服进行小尺度热阻实验研究。防护服包括外层、防水层、隔热层以及舒适层。高温热辐射条件下环境中辐射热将穿透防护服的外层向内部传递,对人体加热。而常温下人体散热,通过防护服的舒适层向外传递。高温热辐射与常温下防护服热传递的差异性,影响热阻的测量,进而影响热危害评价的准确性。

此外,高温和热辐射条件下防护服热防护性能的已有研究还包括短时间暴露火焰条件下的 TPP(thermalprotectiveperformance)实 验[7]、红 外 热辐射条件下不同热阻和反射率的防护服吸收热辐射
的实验研究[89],以及短时间暴露火焰条件下的防护服热传递模型数值计算[10]。然而,大多数情况下消防员长时间持续工作在低中等热辐射条件下(1~20kW/m2),穿 着 的 防 护 装 备 没 有 出 现 明 显 的 损坏,而不是 TPP实验中采用的短时间暴露于高热流密度火焰环境中(84kW/m2)。

综合以上分析可以看出,目前基于小尺度实验的防护服热性能研究没有分析高温辐射条件下防护服热阻的测量,以及低中等热辐射条件下的热防护性能。本文利用自行设计的小尺度实验测试装置,进行低热辐射条件下(1~10kW/m2)防护服多层织物的热防护性能实验研究,同时推导了高温下的热阻计算公式。