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极端寒冷天气需要怎样保暖?

2013-10-26知识
警告:本文会有些枯燥,但是如果你不看本文,你永远也看不懂之后的几十篇系列文章,包括蒙口、大鹅、始祖鸟等羽绒服到底暖和不暖和,相信我~

首先我们需要面对的问题是:

什么是暖和,什么是冷?

以及,你到底有多冷?或者多热?

也许你也曾经有经验,相同环境下,明明你穿的很多还冻得要死,穿的很凉快的朋友却说挺暖和的。看来外界气温并不能直接推断人冷不冷。

简单地说, 冷、热,是一种人体主观感觉 ,而非外界气温。科学家称之为 体感温度 。所以有很多天气预报软件都会有 气温和体感温度两个指标

下图可见,气温-2℃,体感温度-5℃:

体感温度目前无法用物理量来直接表示。为了能把主观感觉定量化,科学家们的舒适性研究采用了 心理学 标尺,将人体主观感觉分级。目前使用的心理学标尺主要以下几种标尺:

冷暖的心理学标尺:

Houghton3点标尺:暖、舒适、凉

Goldman5点标尺:热、暖、舒适、凉、冷

Bedfort7点标尺:过分暖和、太暖和、令人舒适的暖和、舒适、令人舒适的凉快、太凉快、过分凉快

ASHRAE7点标尺:热、暖、稍暖、舒适、稍凉、凉、冷

Mcginnis13点标尺:特别冷、冻僵、非常冷、冷、不舒服的冷、有些冷无不舒适感、不冷不热较舒适、有些热无不舒适感、不舒适的热、热、非常热、极热能忍受、热得恶心发晕

那么,

有哪些因素决定了体感温度?

作为一个具有一定科学素养的艺术生的我认为,可以分为外界因素、着装因素、人体因素三大类。

1.外界因素 , 主要有温度、湿度、风力 ,这三者都不可忽视。对于湿度是怎么影响体感温度的,南方的小伙伴近年来经常教育北方的小伙伴,明显是感受深刻。而风力怎么影响体感温度,问问骑摩托车的小伙伴为什么要穿那么多就知道了。

2.人体因素 就复杂了,人的运动量大小、吃没吃饱饭、醒着还是熟睡,生没生病,都会有很大影响,嘘嘘之后都会因为失去大量热量而打个冷颤。


还有一个重要的因素就是 体质差异 ,比如: 年龄差异 ,小孩子和老年人更怕冷; 人种差异 ,比如我去肯尼亚时穿着长袖衬衫而当地人都穿着毛衣; 男女差异 ,这一点在睡袋的温标上体现得很明显,比如我这个睡袋标示COMFORT-1℃、LIMIT-7℃,EXTREME-25℃,就是说我可以在-7℃睡得很爽,而作为妹子的你就只能在-1℃爽。


那么, 人是怎么维持体温的?

作为恒温动物的我们,为了维持体温,感受到寒冷后,会有两个部门作出反应:一是人体交感中枢,会让血管收缩,这是为了 减少液体传热 ;二是下丘脑的体温调节中枢,它会使出汗停止, 阻止蒸发散热 。如果这时候还是冷,人体还有第三个反应,下丘脑后部的寒战运动中枢,会引起全身骨骼发生非节律性的颤动使人体热量增加,俗称 打哆嗦

多说一句,掌握了这个原理,还可以改善人体在高温环境下的散热,比如瑞士压缩衣品牌X-Bionic的独门仿生温控技术the trick,就是利用这一原理来欺骗大脑,提前散热:


3.着装因素:

好了,终于说到了衣物保暖性,这才是我们这一系列文章的中心问题。

上一些国外网站我们会发现,棉衣是用这个词来表示: insulated jacket,直译过来就是绝缘夹克。实际上我们的衣物确实绝大部分都只是隔绝热量,而本身并不发热,发热的是我们的身体。

【山寨树之恋】卖冰棍的阿姨用棉被盖着箱子:

衣物的作用 就是防止人体热量流失,阻止热传递,维持在人体躯干附近的空气层 小气候 ,这个小气候是 舒适温度为32℃左右,舒适湿度在50%左右

而衣服传递热量的形式主要有四种:衣物固体纤维传导、纤维间的空气对流传导、热辐射传导、汗液蒸发传导。这里面前三个形式都是双向的,只有汗液蒸发传导是单向的,只要出汗,就会散热。实际上及时排汗也是影响人体舒适度的一个重要指标,汗排不出来,就会闷,这还涉及到服装的湿传递性能。

有很多童鞋已经不耐烦了,说了这么多,那么

什么衣服保暖?

衣服保暖的最大因素,就是面料。 什么面料暖和,什么面料不暖和?这玩意不是公说公有理婆说婆有理滴,是有科学数据滴!作为一个有一定科学素养的艺术生,我坚持认为, 数值不是万能的,但没有数据是万万不能的。

马龙——像我这样的六边形战士还有六个:

目前国际上最常用的衣物保暖的数据指标是CLO值(克罗值),其值越大,保暖性越好。

什么是CLO值?

早在1941年,科学家A.P.GaggC 和 A.G.Burton 就提出了 服装隔热保温指标 ——CLO值,

一个安静坐着或从事轻度脑力劳动的人(代谢产热量为209.2 KJ/㎡·h),在室温21℃,相对湿度小于50%,风速不超过0.1m/s的环境中,感觉舒适时,所穿衣服的热阻值为1CLO。

CLO值 与其他单纯物理指标相比,还考虑到了人体的生理参数、心理感觉和环境温、湿度及风速条件,易被非专业人员(特别是当时二次大战中的军队后勤决策人员)所理解,是一个里程碑式的研究结论。


这里有一个根据ISO 9920:1995(E)对各种衣物所做的 CLO 值测试得出的列表:

(单位是clo/oz/m² )

裸体0- clo

Cotton 棉-0.04 clo

Merino wool 美利奴羊毛-0.084 clo

Polartec 100, 200, 300 series, classic micro-0.16 clo

Polartec Thermal Pro high loft Mid-0.185 clo

Polartec Thermal Pro high loft Extreme-0.210 clo

Thermolite-0.3 clo

Thinsulate-0.33 clo

Thinsulate Ultra-0.39 clo

Thermolite Micro-0.49 - 0.53 clo

Thermolite Pro-0.5 clo

Primaloft Infinity-0.57 clo

Thermolite Micro-0.598 clo

Thermolite Quallo-0 .58 clo/ (+/-)

Thermolite Extra-0.58 clo (+/-)

Thermolite Extreme-0.61 - 0.68 clo

Polarguard 3D-0.63 clo

Climashield-0.65 clo

Polarguard Delta-0.68 clo

Climashield HL-0.68 clo

Primaloft Eco-0.68 clo

Exceloft-0.68 clo

Down 羽绒 (550 fill)-0.70 clo

Primaloft Synergy-0.73 clo

Thermic Micro-0.76 clo

Primaloft Sport-0.79 clo

Climashield Combat-0.79 clo

Climashield Apex-0.82 clo

Coreloft-0.82 clo

Climashield XP-0.82 clo

Primaloft One-0.84 clo

Thinsulate Lite Loft-0.84 clo

Primaloft Gold-0.92 clo

Down 羽绒 (625 fill)-0.92 clo

Down 羽绒 (800 fill)-1.68 clo

Down 羽绒 (850+ fill)-2.53 clo


怎么看待这个CLO值列表?

这些数据是一个户外网站backpackinglight所做的,本身的数值争议比较大,比如850F羽绒保暖远超800F羽绒。所以仅作为参考。

首先是这个单位数值,clo/oz/m²,意思是在每平方米平铺1OZ重的服装面料来测算CLO值,总体说是 以单位重量来衡量 的,计算的并不是同样厚度(体积)的衣物的保暖能力。因为这里都是户外服装的材料,户外全靠人力背着走,必须讲究轻量化指标,而不是日常穿着的休闲服装。

如果按照厚度来测算,应该又是另一种排名 ,比如羊毛密度非常大,薄薄的一层可以做到非常致密,而因蓬松而保暖的羽绒如果做成衣服跟内衣那么薄,保暖显然不强。

研究又表明,织物间空气层厚度的增加,会使织物总的CLO值增大,但随着层数的增加,总的CLO值增大的幅度会越来越小,但如果厚度太大,克罗值不仅不增加反而减小。

然后这些面料都是 没有经过洗涤的 ,是理想状态下的全新面料,没有考虑老化等因素。

再有就是这都是 干燥状态下 的衣物,没有测算打湿后的衣物保暖能力,比如羽绒被打湿后保暖能力几乎消失,而P棉打湿后保暖能力下降极小。

还有就是,衣服并不是由单一材料制成的,而是由多种材料组成的。比如羽绒服外皮是否采用Windstopper等 防风材料 ,保温性差别就很大。


最后,有一些本身具有 红外热辐射 特性的材料没有进入列表,比如日本的Flethermo、光电子等。


是不是觉得什么800F、850F,什么P棉、Windstopper,都看不懂?是不是光电子好像听说过,也看不懂?没关系,继续往下看。


CLO值列表里的衣物材料都是什么?有什么特性?

我们来简单介绍下 这个列表 里的各种衣物材料:

1.棉: 我们认为非常暖和的、千百年来都作为保暖材料的纯棉,在保暖性能上排名只能呵呵呵:

那么棉做内衣如何呢?

不可否认棉的吸湿性能好,穿着舒适,但当人的出汗量大时,棉排汗差,干燥慢,而且紧贴在皮肤上造成一种冷湿感,在户外活动中被称为死亡面料。

最近迅速崛起的美国运动品牌Under Armour的广告词就是:Cotton is the ENEMY (棉是我们的敌人)。


2. Merino 美利奴羊毛 : Merino羊毛是Merino羊特有的一种顶级羊毛,这种样羊最早约在15~17世纪育成于西班牙,现在发展成很多族系,其中澳大利亚是Merino羊毛最大产地。Merino羊毛的纤维弹性好,光泽柔和,从列表来看其单位重量的保暖能力是棉的两倍,不过羊毛密度太大了,所以按照单位重量来算很吃亏。


Merino纤维透气而保暖,体感柔软舒适,天然抗菌而无静电,但是Merino不耐磨,容易起球。

目前以Merino为主打面料的户外品牌有Icebreaker、Smartwool、IBex等,各大服装厂的内衣系列也都有Merino面料的产品。目前IBex等厂商不再坚持采用Merino羊毛作为唯一原料,开始使用Polartec最新推出的 PowerWool 材料,增强了速干性能。


Merino的衣服一般以g/㎡作为厚度分级,200g以下一般是超薄甚至是短袖,200g的则多为长袖内衣,260g的内衣属于冬季穿的厚内衣,300g以上就已经是针织衫和外套了。

而Bridgedale戴桥等户外袜品牌也喜欢使用Merino和其他材料混纺来增强耐磨性和速干性。

为什么我一直提到户外品牌呢?毋庸多言,户外品牌是针对最严酷的环境来设计和制造服装的,使用的都是性能最好的面料。


3 .POLARTEC : 这是美国 Malden Mills公司推出的纺织品材料品牌, POLARTEC是抓绒行业的霸主 。1979年,超过百年历史的MALDEN MILLS发明了全球首块摇粒绒(FLEECE),将其命名为POLARTEC FLEECE。经过不断改良及发展,现在POLARTEC产品系列已有超过200种不同面料,并被【时代周刊】及【福布斯】杂志誉为 世上100种最佳发明之一

认准这个红色三角LOGO,这是品质的象征:


使用POLARTEC的品牌:


现在POLARTEC更是涵盖了内衣、抓绒、人造棉、软壳、硬壳各种面料。

列表中的 POLARTEC classIC100、200、300和Micro ,显然是一种面料的不同厚度而已,克重是一样的,这是POLARTEC最基础,也是使用最广泛的抓绒面料系列。

各大户外厂商,都会使用这几种面料来制造中间保暖层:


当然,还有帽子、围巾、手套等:

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