ZB-34暖体出汗假人测试系统方案

一、暖体出汗假人，用以模拟人体、服装和环境之间的热湿交换过程。暖体出汗假人可在多种环境下进行连续试验，是进行服装热湿性能试验的理想设备。应用暖体出汗假人，有利于随时地测试服装整体或局部的热学性能参数，为选择服装材料和改进结构设计提供试验参考依据

一直以来，如何真实、周全的评价服装热湿传递性能，模拟人体—服装系统的热湿交换过程，是个困扰业界的难题。目前市场上主要测试热阻和湿阻的标准和仪器，还是基于纺织品织物面料方面的测试，但是服装的热湿性能不仅与面料有关，还与服装的设计、结构、加工等工艺过程有关，而且真实人体的各部分的出汗程度也不相同，仅仅依靠对面料进行测试，不能周全评估成品服装的保温和透湿功能。

我公司开发的RANZI-34暖体出汗假人，采用中国50分位标准人体尺寸数据，假人模型由环氧金属组成，内置加热装置，温度传感器和可选配的出汗系统，加热装置和出汗系统用来模拟新陈代谢热量和汗液的排出水平。专用电脑的以及预安装的RanziDAQ软件，可以控制暖体出汗假人模型的温度和所有内部系统可显示的数据。

二、 出汗暖体出汗假人符合以下相关测试标准

ISO 7730、ISO 7726、ISO/DIS 11079、ISO/DIS 14505、ISO/DIS 7933、ISO/DIS 15831；prEN 13537；ASTM F1291、ASTM F2370、ASTM F1720、ASTM F2371；ENV342、 ANSI/ASHRAE Standard 55-2004、EN344、EN 511；GB/T13459、GB/T18398

三、 出汗暖体出汗假人原理热阻湿阻：应用暖体出汗假人测试服装热阻湿阻的基本原理，是模拟人体—服装—环境之间热湿交换的过程中，从暖体出汗假人的皮肤表面温度与环境温度之间的温差、暖体出汗假人的皮肤表面湿度与环境之间的湿度差，体表单位面积的散热率等物理参数之间的关系，可以定量计算出服装的热阻和湿阻值。

四、暖体出汗假人系统组成框架

该系统包括人体模型、运动控制系统、数据采集及传输系统、温湿度及风速测试系统、PC计算机以及控制软件RANZI-DAQ。其中人体模型包括环氧出汗假人、出汗系统、温控系统、温度保护等子系统。

1. 暖体出汗假人高度为 1.7±0.2m，表面积为 1.8±0.3m2。采用中国50分位标准人体尺寸数据，暖体出汗假人设有肩关节、肘关节，髋关节、膝关节和踝关节，各个关节具有活动角度，活动角度范围如下表

连接              旋转运动                      横向运动

2. 暖体出汗假人分为 34 个独立发热区，每个发热区都拥有独立的温控系统、出汗系统和数据采集系统。可以对服装进行全身或局部测试

3. 温控系统采用了PT1000温度传感器、紧密贴合暖体出汗假人表面均匀分布的加热器

4. 发汗系统采用进口高精度微量调节阀，体积零件设计同时可独立控制各个分区的发汗速率，发汗液体温度由加热系统控制，可以发汗温度可以设定为跟暖体出汗假人各个暖体分区温度一致

5. 暖体出汗假人可提供三种测试模式： 

l 温度控制模式（=皮肤温度稳定性/热流可变性）：测量是按要求的加热功率来维持皮肤温度在一个固定的温度点。

l 热流量控制模式（=热流恒量/皮肤温度可变性）：加热功率是设置一个固定值，代表着人体代谢的发生（比如70W/m2　　）。因而人体模型的皮肤温度是可计算出的。

l 可编程控制模式：在这个操作上，人体模型设置获得一个时间顺序文件。这个可以供应模仿实际级别能力或按照准确时间表循环工作。

6. 数据采集系统采用 RS232串口 通讯方式，可高频率地实时采集环境及暖体出汗假人的各项测试数据。

(一) 运动控制系统

l 暖体出汗假人有静止站立、平躺以及动态步行三种姿态，其中静止平躺姿态主要为了测试被子及睡袋的热阻性能，而静止站立和动态行走为服装类测试。

l 运动控制系统采用外置式曲柄连杆电机驱动联接方式，可以方便的选择动静两种状态进行测试。整体框架采用高强度航空用铝型材，伺服电机驱动运动机构，能准备的设置和控制暖体出汗假人的行走速度

(一) 周围环境数据测试系统

在暖体出汗假人周围安装环境温度传感器 2个，相对湿度传感器 2 个，全向型风速传感器 3 只，分别安装在可移动支架上，放置在距假人周围一米位置处；在假人放置和着装测试时，可以移开传感器支架。温度传感器的精度±0.2℃，分辨率0.01℃；相对湿度传感器的精度±3%，分辨率0.1；风速传感器精度±0.1m/s，分辨率±0.01m/s

(二) PC电脑及RANZIDAQ 控制软件

l RANZIDAQ软件提供一个完整的和直接的环境来进行宽阔空间的热舒适度分析。RANZIDAQ软件是全自动数据获取和控制程序，并且能够实时显示，使操作者能够浏览整个测试的进展情况和利用内置统计分析功能。数据文件可以直接使用EXCEL格式打开，或其他windows支持的电子表格格式。

l RANZIDAQ软件可以在测试过程或测试后从数据文件中自动生成总结性报告，也可以载入之前的测试数据，进行直观浏览、数据分析和生成报告。

l 在刚打开RANZIDAQ软件的软件主界面，使用此界面，可以开始一个新的测试，浏览实时参数，或手动控制假人。

l 该界面由三大区域组成：工具栏，数据表和图像显示区。图像显示区展示了假人的外形和每一个区的区域分割。还有每一个区的数据输出值，可以标示出不同区域的参数。另外，用户也可以点击图中的任一区域或区域组，弹出菜单选择显示所选定区域的其他实时数据。

l 数据表显示了假人和环境条件的一些信息，包括：

假人区域部分：显示了假人区域的信息，和根据实验类型实时显示RCT或RET值。

加热控制部分：显示假人区域的温度和热流量的设定值。也重新设定加热器控制模式和设定值。

环境部分：显示环境条件的信息，包含环境温度，相对湿度和风速。如果假人具有行走支架选项，也会显示行走速度和行走设定值。

区域组加权平均值：如果定义一个区域组，也会显示相应所选区域组的热阻或湿阻值。

l 实验界面是当开始一个实验时出现，显示实时测试情况的数据和图像。该界面由四个主要区域构成：工具栏、实验界面表，实验显示现行图和底部的工具栏。这些区域给操作者提供了宽阔的显示和控制的选择。

(一) 出汗暖体出汗假人服装热阻湿阻测试程序

热阻测试程序

l 制作适合假人穿着的服装。

l 实验前需将实验服装在温度（ (20 ± 5)℃ 、相对湿度（50 ± 20)RH％的条件下调温调湿 12 h ,

l 设定暖体出汗假人的皮肤温度 Ts（32- 35)℃。

l 设定暖体出汗假人实验状态，暖体出汗假人可分为静态实验和动态实验。动态实验时设定步速

l 设定气候室温度 Ta ，根据预估被测服装热阻值设定，赤身时低于皮肤温度不小于 10℃; 热阻值在 1～3clo 之间时，低于皮肤温度不小于 20℃;大于 3clo 时，低于皮肤温度不小于 30℃。

l 气候室湿度设定（30%～50%）Rh。

l 气候室风速设定（0.15～8）m/s。

l 暖体出汗假人进人动态热平衡后，至少每分钟检测一次皮肤温度、环境温度和调控加热功率，这种状态务必保持 30 min 以上。

l 将测试服装穿着到假人身上，开始进行测试，暖体出汗假人再次进入动态热平衡后，务必保持 30min 以上。

l 热阻测试结束并给出测试数据。

湿阻测试程序

l 制作适合假人穿着的服装。

l 实验前需将实验服装放置在气候室中至少 12h。

l 气候室温度设定与假人的皮肤温度相同，使假人与环境之间不产生干热交换。

l 设定假人实验状态，假人可分为静态实验和动态实验。动态实验时设定步速

l 气候室温度与风速设定，气候室湿度设定（30%～50%）Rh。气候室风速设定（0.15～8）m/s。

l 设定暖体出汗假人各个区域的出汗量(0~1000ml.hr/m2)（水温须与设定的皮肤温度一致）以保持表面的含水饱和状态，达到热平衡后保持在 30min 以上。

l 将测试服装穿着到假人身上，开始进行测试，假人再次进入动态热平衡后，务必保持 30min 以上。

l 湿阻测试结束并给出测试数据

假人主要技术参数

1. 假人尺寸：1.7±0.2m 2、假人表面积：18±0.3m2

2. 分区数量：34

3. 重量：约 35Kg

4. 电源：AC 220V，50Hz

5. 温度设定：15～45℃,温度分辨率：0.01℃温度测量精度：0.2℃

6. 特大出功率：700W/m2,功率测量精度：±2%

7. 发汗速率：0 – 1000 ml/hr 11、热阻量程：0.6 – 6.5 clo

8. 暖体假人准确度：基准定义条件下测得热阻值(0.78 ± 0.03) clo

9. 暖体假人重复性：对同种配套服装 3 次重复试验结果的误差不大于 3%

10. 数据采集频率：10 次/分钟

11. 假人运动设定：默认 45±2 步/分钟（5～60 步可调），步幅 63±10cm 手臂摆动：默认 45±2 次/分钟（5～60 次可调），摆幅 53±10cm