睡袋暖体假人校准时热阻参考值、计算使用温度的生理模型、温度等级误用警示、基本原理、舒适高温试验方法

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1、GB/T XXXX-XXXX8附录A(规范性)暖体假人校准时的热阻参考值A.1通则表A.1 中所列暖体假人姿势 1 下的热阻Rc(1)参考值是利用“Charlie 3”在下文中描述的服装、人工地面和测试环境下得到的。A.2暖体假人暖体假人“Charlie 3”模拟人体的形状,具有躯干、具有毛发的头部、可移动的手臂和腿部、手和脚。假人尺寸对应德国服装尺码 50/52,质量为 44 kg。当假人躺在睡袋中时,其左手臂弯曲并放在胸前,右手放在躯干旁边。暖体假人分为 16 个区段,各区段都有独立的表面温度传感器和电加热丝。调节加热丝,使对应的表面温度维持在一个稳定的值(310.1)。暖体假人的表面由高

2、传导率的材料制成,确保表面温度的均匀性。测量加热的功率精度为2%。A.3服装和人工地面用于“Charlie 3”测试的服装和人工地面分别见 5.1.2.1 和 5.1.4。A.4操作条件气候室内的环境温度为(150.1),空气流速为(0.30.1)m/s,气流为竖直方向。在稳态条件下,记录暖体假人“Charlie 3”的 16 个区段的散热量,并按照ISO 15831 采用串联法计算姿势 1 下的睡袋热阻Rc(1)。A.5标准参考睡袋的热阻参考值标准参考睡袋的热阻参考值如表A.1 所示。表 A.1热阻参考值睡袋样品姿势 1 下的热阻 Rc(1)m2K/WA0.779B0.867C0.938D1

3、.290E0.623GB/T XXXXXXXX9附录B(资料性)测量结果的精度B.1重复性在一个由6个不同的暖体假人和6个不同的睡袋组成的实验室间的测试中,三次重复测量同一个睡袋样品的热阻Rc(1)的精度为3.6%(变异系数)。B.2再现性一个由6个不同的暖体假人和6个不同的睡袋组成的实验室间的测试结果表明,姿势1下的热阻Rc(1)的再现性为5%(变异系数)。GB/T XXXX-XXXX10附录C(规范性)计算使用温度的生理模型C.1热平衡和使用温度的计算使用温度指的是环境中的空气温度,在此温度下睡袋使用者保持热平衡,见公式C.1。ceres=+M HHHS(C.1)式中:M 睡袋使用者的代谢

4、产热量(见C.2),单位为瓦特每平方米(W/m2);Hc通过睡袋和从人体未覆盖区域的干态散热量(见C.3),单位为瓦特每平方米(W/m2);He皮肤表面汗液蒸发的散热量(见C.4),单位为瓦特每平方米(W/m2);Hres呼吸引起的散热量(见C.5),单位为瓦特每平方米(W/m2);S 睡袋使用者体内含热量变化(见C.6),单位为瓦特每平方米(W/m2)。计算通过环境温度和平均体表温度的迭代过程进行,直至达到公式(C.1)中的热平衡。使用温度取决于睡袋使用者生理应激(代谢产热量热量散失量体表温度和姿势),具体详见C.7。设定环境是均匀的(辐射温度等于空气温度),相对湿度为50%。C.2代谢产热

5、量M代谢产热量的计算见公式 C.2。bs=+M MM(C.2)式中:M代谢产热量,单位为瓦特每平方米(W/m2);Mb平躺休息时的基础代谢产热量,单位为瓦特每平方米(W/m2)(见 C.7);Ms由寒颤引起的代谢产热量,单位为瓦特每平方米(W/m2)(见 C.7)。C.3干态散热量Hc设定环境是均匀的(辐射温度等于空气温度),通过睡袋的干态散热量计算见公式 C.3。skacc,eff-=ttHR()(C.3)式中:Hc通过睡袋的干态散热量,单位为瓦特每平方米(W/m2);tsk睡袋使用者的平均体表温度,单位为摄氏度(),依赖于热应激(见 C.7);ta环境空气温度,单位为摄氏度();Rc,ef

6、f睡袋的有效热阻,单位为平方米开尔文每瓦特(m2K/W)。根据 C.7 和其他因素,有效热阻与 Rc(1)和 Rc(2)有关,取决于睡袋使用者在睡袋中的姿势。C.4蒸发散热量HeGB/T XXXXXXXX11蒸发散热量的计算见公式 C.4。skaee,eff-=w ppHR()(C.4)式中:He蒸发散热量,单位为瓦特每平方米(W/m2);w 皮肤湿度,%(见公式 C.5);psk湿态皮肤的水蒸气分压,单位为帕斯卡(Pa)(见公式 C.6);pa环境空气中的水蒸气分压,单位为帕斯卡(Pa)(见公式 C.7);Re,eff睡袋的有效热阻,单位为平方米开尔文每瓦特(m2K/W)。根据 C.7 和其

7、他因素,有效热阻与 Rc(1)和 Rc(2)有关,取决于睡袋使用者在睡袋中的姿势。皮肤湿度(w)可被认为是暴露在外并参与蒸发的皮肤面积的比例。在冷环境中休息时的皮肤湿度为 6%,该值对应无感发汗(见公式 C.5)。=0.06w(C.5)湿态皮肤的水蒸气分压计算见公式 C.6:sksatsk=ppt(C.6)式中:psk湿态皮肤上的水蒸气分压,单位为帕斯卡(Pa);tsk睡袋使用者的平均皮肤温度,单位为摄氏度(),这取决于保持的热应激(见 C.7);psat(tsk)皮肤温度 tsk时的饱和水蒸气压,单位为帕斯卡(Pa),按公式 C.8 计算。环境空气中的水蒸气分压按公式 C.7 计算:aasa

8、ta=100()Rhppt(C.7)式中:pa环境空气中的水蒸气分压,单位为帕斯卡(Pa);Rha环境空气的相对湿度,%;ta环境空气温度,单位为摄氏度();psat(ta)温度ta时的饱和水蒸气压,单位为帕斯卡(Pa),按公式 C.8 计算。sat-2919.611()=133.310exp-4.79518log+273+23.03733+273pttt()()(C.8)t 是 ta或者是 tsk。式中:psat(t)温度 t 时的饱和水蒸气压,单位为帕斯卡(Pa);t温度,单位为摄氏度()。睡袋的有效水蒸气压力 Re,eff与有效阻热 Rc,eff和有效透湿指数 im,eff有关,计算见公

9、式 C.9。c,effe,effm,eff60=RRi(C.9)式中:Re,eff睡袋的有效湿阻,单位为平方米帕斯卡每瓦(m2Pa/W);Rc,eff睡袋的有效热阻,单位为平方米帕斯卡每瓦(m2Pa/W);im,eff有效透湿指数。GB/T XXXX-XXXX12在不同情况下,im,eff取值不同:a)睡袋使用者完全裹在睡袋中,并蜷缩减少散热御寒时:im,eff=0.54;b)睡袋使用者完全裹在睡袋中,并以放松的姿势躺在睡袋上(如仰面平躺):im,eff=0.52c)睡袋使用者不完全裹在睡袋中应对过热时(如手臂放在睡袋外面):im,eff=0.30C.5呼吸散热量Hres呼吸散热量按公式 C.

10、10 计算。aresaa0.00632=0.5524-0.00144+273-+273pHMtt()()(C.10)式中:Hres呼吸散热量,单位为瓦特每平方米(W/);M 代谢产热量,单位为瓦特每平方米(W/),由公式 C.2 得出;ta环境空气温度,单位为摄氏度();pa环境空气中的水蒸气分压,单位为帕斯卡(Pa),根据公式 C.7 计算。C.6人体热量变化 S人体热量的变化引起核心体温的增加或降低。本附录描述的生理模型表示热平衡,因此人体热量的变化假定为零,见公式 C.11。2=0W/mS(C.11)C.7计算使用温度的生理数据C.7.1极端低温Text计算此温度时,所谓的标准女性(25

11、 岁,体重 60 kg,身高 1.60 m,体表面积 1.62m2)在高度寒冷的条件下,打着寒颤增加基本代谢产热量,该产热量仅能维持 6 h。睡袋使用者蜷缩在睡袋中为了降低通过睡袋的散热量。计算温度的数据包括以下:a)基础代谢产热量:Mb=44.4 W/m2;b)寒颤引起的额外代谢产热量:Ms=25.4 W/m2;c)睡袋的有效热阻 Rc,eff:Rc,eff=Rc(1);d)睡袋的有效湿阻 Re,eff:Re,eff=60Rc,eff/0.54。C.7.2极限低温Tlim计算此温度时,标准男性(25 岁,体重 70 kg,身高 1.73 m,体表面积 1.83 m2)在御寒条件下(蜷缩在睡袋

12、中),保持热平衡但不觉得冷(不打寒颤)。计算温度的数据包括以下:a)基础代谢产热量:Mb=47.5 W/m2;b)睡袋的有效热阻 Rc,eff:Rc,eff=Rc(1);c)睡袋的有效湿阻 Re,eff:Re,eff=60Rc,eff/0.54。C.7.3舒适低温计算此温度时,标准女性(25 岁,体重 60kg,身高 1.60m,体表面积 1.62m2)在放松的姿势下不觉得冷(不打寒颤)。计算温度的数据包括以下:a)基础代谢产热量:Mb=44.4 W/m2;b)睡袋的有效热阻 Rc,eff:Rc,eff=0.9Rc(1);c)睡袋的有效湿阻 Re,eff:Re,eff=60Rc,eff/0.5

13、2。GB/T XXXXXXXX13C.8使用温度的近似计算睡袋的使用温度可用公式 C.12C.14 近似计算:extc 1=-50.91+29.61TR()(C.12)limc 2=-36.35+32.00TR()(C.13)comfc 1=-30.96+32.29TR()(C.14)GB/T XXXX-XXXX14附录D(资料性)温度等级误用的警示在不同的使用条件下(风速辐射温度、姿势和睡袋使用者的着装、地板热阻睡袋内的最终湿度等),睡袋的热阻会改变。使用者对冷的感觉也因人而异(受适应性、物理和生理状态、食物等因素影响)。根据本文件确定的使用范围的限定温度仅可用以比较标准测试条件下睡袋的性能

14、。没有考虑使用条件中所有可能的变化因素以及个人的反应,因此这些温度仅宜作为参考,还需考虑个体实际使用过程中的适应性。特别需要强调的是极端低温是理论上的极限。因此,除非睡袋使用者有着丰富的经验,否则它应仅被认为是不能接近的危险点。此外,测试和实践经验证明,睡袋的内部尺寸和使用者的体型对睡袋的性能具有显著影响。舒适低温的确定基于可获得的发表的数据和全身的热平衡。人体对局部不舒适非常敏感,局部热桥可能不会影响睡袋的整体热阻,但可能会严重影响睡袋使用者的冷感觉。需要强调的是本文件的测试方法不能保证抵抗任何局部致冷。使用范围的温度与室内条件有关。对于户外使用,风在很大程度上可能会影响睡袋的热阻,尤其对外

15、层面料由透气材料制作的睡袋。本文件所涉及睡袋为干态。产品湿度较大时可能会降低睡袋的隔热性能。GB/T XXXXXXXX15附录E(资料性)基本原理本文件主要是通过制定测试程序和评价模型来量化睡袋的热生理性能,最初目的是为消费者提供信息。热生理性能是由睡袋的热阻和水分管理能力决定的。二者均要适应睡袋使用的环境气候条件(温度、湿度、风速)以及人体的生理条件,要求在良好的适应前提下实现热量平衡,从而达到优质的睡眠效果。人体热量平衡是指由新陈代谢过程产生的热量(即睡眠中人体所产生的热量)等于向外界散失的热量。一般情况下,很难保持睡袋内的热量平衡。一方面,新陈代谢产生的热量取决于人体的体重,例如,体重5

16、0 kg的人睡觉时产生约60 W热量,而体重110 kg的人则产生约100 W热量;另一方面,从人体散发到外界的热量不仅取决于睡袋的热阻(包括使用者穿着的睡衣和睡袋下面垫子的热阻),还取决于环境温度。如果人体向外界散热过多,人体热量就会降低,使用者会感到寒冷,在极端情况下,甚至会因体温过低造成死亡。如果人体向外界散热过少,人体热量就会增加,使用者就会出汗,此过程可通过皮肤上的汗液蒸发来使人体降温,这种致冷效果非常有效,但仅限于汗液能够真正蒸发,这意味着睡袋也应具有很好的透湿性。以下事实进一步强调了透汽性的重要性,一个人即使没有出汗,在夜间将会从人体内透过皮肤蒸发1/4 L的水分,因此若睡袋的透湿性或水分管理不足,人体不仅会感到闷湿,而且在睡眠中人体会过热,从而影响睡眠质量甚至完全不能入睡。通常来说,睡袋的热生理舒适性受很多变量影响。本文件规定的暖体假人和皮肤模型测试方法,均已考虑了这些变量的影响,同时结合热生理模型,将评价测试结果转换成了睡袋的使用温度范围。按ISO 11092规定的皮肤模型(“蒸发热板”),测试并通过透湿指数量化了睡袋的水分管理能力,以确保睡袋的“透湿性”至少达到满意

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