低温环境下人体穿着防寒服进行户外作业或运动时,将面临同时应对外部冷环境的防寒保暖和应对内部热应力的通风散热这一复杂的热功能平衡需求。因此,防寒服的功能设计开发中,既要保证其冷防护能力,还应基于着装人体热湿平衡的需求,兼顾通风散热。服装的通风开口设计一直被视作是调节人体热平衡的重要手段,是促进服装衣下空间与外界环境之间热交换的重要途径,被广泛运用。目前对于服装热传递性能的研究,虽考虑到面料性能、服装开口、服装宽松度、外界环境风、人体运动状态等因素的影响,但缺乏针对通风开口散热作用的系统研究,而有关通风开口设计的研究多集中在中性或热环境中,忽略了冷环境下特定的散热需求。本文以低温环境下户外防寒服的通风开口设计为研究点,利用暖体假人服装隔热性能测试平台,对8种开口组合类型(含对照组)进行了服装的隔热性能和散热效果的实验测评研究。通过分析服装自然开口、设计开口及其组合在打开和闭合状态下服装总热阻、局部热阻、假人皮肤表面温度及衣下空间温度的变化,明晰了相关情形下开口设置引起的服装热传递变化规律,及其对人体热平衡的影响。本文将开口类型、衣下空间、风速及人体运动等因素纳入研究范围,探索多因素作用下服装开口的通风散热效应。相关研究结论概况为以下三个方面:(1)服装通风开口对其热传递性能和人体热平衡的影响通过研究不同开口类型对服装散热能力的影响,发现虽然不同部位的通风开口均能降低服装整体的隔热能力,促进人体散热,对维持人体热平衡起到积极作用,但开口类型对服装总热阻的影响具有显著性差异(p<0.05)。在自然开口(领口、下摆)和设计开口(胸部、腋下、背部)这两类服装开口中,自然开口的散热能力整体强于设计开口。而在三个设计开口中,散热能力最强的是胸部开口,腋下开口其次,最弱的是背部开口。设计开口与自然开口的组合使用,在人体的腰部、胸部和腹部表现出相对较强的促进热量散失的作用,同时从整体上减少了衣下空间的热量蓄积,避免造成人体不同部位的冷热不均,也可以在一定程度上缓解背部和肩部的散热困难问题。(2)衣下空间对开口的通风散热作用的影响服装开口闭合时,服装总热阻随着胸围放松量的增大而增大;而开口打开后,服装总热阻则对胸围放松量的增加呈现明显的先下降后上升的趋势,不同松量服装的总热阻之间存在显著差异(p<0.05)。不同服装放松量下,开口的类型对服装总热阻有显著影响(p<0.05)。对于胸围松量为6 cm和12 cm的实验服装,胸部开口的作用优于腋下和背部的开口;而对于胸围松量为18 cm的实验服装,腋下开口的散热作用最明显。对局部热阻的分析结果表明,宽松型服装的局部热阻分布均匀性较好。因此,避免贴体造型,选择适当的服装宽松度有利于维持人体的热平衡。较大的放松量对于缓解肩背部热蓄积有积极作用。(3)风速和人体运动对开口通风散热作用的影响环境风和人体运动均可促进服装表面空气层的对流散热,但二者对服装隔热能力的影响存在显著差异(p<0.05)。在开口闭合时,人体运动对服装隔热性能的影响较大,而开口打开时,环境风对开口散热的促进作用强于人体运动。开口类型、环境风、人体运动之间存在交互作用,与开口位置关系紧密(p<0.05)。胸部开口的散热作用表现最强,而腋下开口仅在人体运动且环境有风条件下,其散热能力才优于背部开口。服装宽松度、环境风、人体运动和开口类型之间存在着复杂的交互作用。极差分析结果显示,本研究中在风速2 m/s(正面风)、人体穿着宽松度为12 cm的服装静止站立时,打开领口、下摆和胸部开口,服装开口的散热性能最好。宽松度和环境风都对开口散热作用有较大的影响,其次是人体运动、开口类型。本文的研究可为防寒服的通风设计、优化配置、功能性评价及科学着装提供理论指导和支撑,为相关产品的开发提供参考。