一款電加熱羽絨服的加熱性能評價

文/張清山 李玲

1 引言

當前，國內外研制的保暖防寒服種類繁多，從熱源控制形式來分，主要有兩種類型[1]： 一是被動保暖服，即熱阻式，其主要通過增加服裝材料的熱阻以減少人體散熱來達到防寒的目的，這也是比較傳統且常見的形式；二是主動加熱服，通過引入外加能源并將其轉變為熱能從而降低人體向外界環境散熱，最終達到防寒的目的。由于人體自身的產熱量是有限的，且傳統防寒服具有隨其服裝厚度和層數的增加而限制人體活動自由度的缺陷，因此，研制能夠主動提供熱源的加熱服具有重要意義。

電能加熱服[2]是國內外研制最多且技術比較成熟的一種加熱服，它是以電能為能源，將電能通過電熱元件轉化為熱能的保暖服。電加熱服一般由電源、發熱元件、自動控溫裝置、安全保護裝置[3]等構成，相互之間通過導線連接[4]。電能加熱服由于其具有工藝簡單、加工方便、發熱效率高、溫度可控等優點，因此近年來得到長足發展[5]。然而，由于目前仍沒有合適的國家標準或者行業標準對此類產品的性能要求進行規范，導致企業無法對產品的安全性及加熱功能性進行有效把控。本文嘗試建立一種以發熱效果為主要考核目標的產品標準，以企業提供的一款可充電加熱羽絨服為樣品進行了一系列加熱功能性試驗，首次使用紅外熱像儀、設置升溫試驗進行測試。希望本文的試驗為后期關于電加熱服裝的標準制定提供一些數據參考或啟發，使標準的制定更加科學規范、操作更加便捷統一。

2 試驗

2.1 試樣

普通棉服1件；同款式、同型號羽絨服各1件，其中1件具有可充電加熱功能、1件不具有可充電加熱功能。

2.2 試驗儀器設備

Ti450型紅外熱像儀（美國福祿克Fluke公司）；ASTM-100B型保溫性試驗機（日本大榮科學技術精器制作所）。

2.3 升溫試驗

2.3.1 試驗設置依據和原理

電加熱服是以電能為能源，將電能通過電熱元件轉化為熱能的保暖服裝，在充電過程中提高服裝表面溫度。紅外熱像儀可將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像，熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，因此通過紅外熱像儀即可便捷快速地檢測到電加熱服裝充電過程中的表面實時溫度，最終表征電加熱服裝的加熱升溫效果。

2.3.2 試驗步驟

恒溫恒濕實驗室環境下，使用紅外熱像儀測試試樣大身里料后上背部位，見圖1。

圖1 紅外熱像儀測試界面

此處共4個加熱元件，而門襟處也有加熱元件，但由于受不方便采集的條件限制，因此該升溫試驗未采集門襟處部位數據。此款羽絨服做了只將門襟合上而未閉合拉鏈時卻能保證能量不會過多散失的設計，同時考慮到由于測試時需要敞開門襟露出里料部位，為了減少人為操作耗時多導致熱量散失過快，因此羽絨服充電加熱時只將大衣門襟合上而未同時閉合拉鏈。對于連續多次的試驗數據采集，采集完數據3s內必須合上門襟，規定試驗時間到時3s內必須打開門襟并立即采集數據，重復以上過程，每組數據采集前均需要進行空白試驗（0min即為空白試驗）。

3 結果與討論

3.1 溫度測試

電加熱服裝加熱性能與加熱時間具有直接的關系，本文采用2.3升溫試驗，針對不同加熱時間進行對比試驗，具體數據見表1～表6。

3.2 分析

從表1～表6中試驗數據結果可發現：

表1 第1種加熱時間的對比試驗數據結果

表2 第2種加熱時間的對比試驗數據結果

表3 第3種加熱時間的對比試驗數據結果

⑴ 由表2發現，起始溫度為20℃左右時，連續加熱5min后服裝溫度最大可以提高約15℃，服裝溫度達約37℃。

⑵ 由各表中最小溫度處升溫值可以發現，溫度變化很小，表明該款加熱羽絨服只能在加熱元件部位處升溫，無法整體導熱。

⑶ 對比表2、表3、表4、表5中試驗數據發現，加熱羽絨服連接上充電寶后主要靠前期加熱，隨著加熱時間的延長其升溫曲線呈現拋物線，先上升后下降，持續連接充電寶時后期無法持續加熱以維持恒溫，只有通過斷電、充電的重復過程來加熱維持。

表4 第4種加熱時間的對比試驗數據結果

表5 第5種加熱時間的對比試驗數據結果

表6 第6種加熱時間的對比試驗數據結果

⑷ 對比表1、表2中試驗數據發現，連續試驗過程中，第1個采集的升溫數值最高，后面采集的升溫數值會出現持續下降的現象，這主要由于數據采集時需要打開門襟，而外界環境溫度約20℃，導致能量散失，同時由于充電加熱過程主要集中在前期，導致后期的采集升溫數值會不斷下降，最終趨于穩定。

⑸ 對比表2、表6中試驗數據發現，同等充電條件下，起始溫度不同，最大溫度處升溫值也不同，分別為15.3℃和10.4℃，對應的服裝溫度分別為37.2℃和39.8℃，表明充電過程與起始溫度具有一定的關系，但提升的溫度值并不會等比例增加。

3.3 保溫率測試

采用GB/T 11048—2008 《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定》[6]標準進行測試，數據結果見表7。

表7 試樣保溫性能試驗數據結果

從表7中試驗數據結果發現：可充電加熱羽絨服的克羅值和保溫率數值均為最高，表明其保溫性能最好，但是對比可充電加熱羽絨服和不可充電加熱羽絨服的克羅值和保溫率數值，發現兩者的數值差異并不大，說明此款可充電加熱羽絨服的加熱性能一般，無法大幅度提高該款羽絨服的保溫性能。

4 結論

4.1 該款可充電加熱羽絨服在起始溫度為20℃左右時，連續加熱5min后服裝溫度最大可以提高約15℃，服裝溫度達約37℃，但是只能在加熱元件部位處升溫，無法整體導熱。

4.2 加熱羽絨服連接上充電寶后主要靠前期加熱，隨著加熱時間的延長其升溫曲線呈現拋物線，先上升后下降，持續連接充電寶時后期無法持續加熱以維持恒溫，只有通過斷電、充電的重復過程來加熱維持。

4.3 同等充電條件下，充電過程與起始溫度具有一定的關系，但提升的溫度值并不會等比例增加。

4.4 對比不可充電加熱羽絨服，該款可充電加熱羽絨服可以提高其保溫性能，但是提高的幅度較小。