不同服饰覆盖条件下人体热舒适感的初步观察

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不同服饰覆盖条件下人体热舒适感的初步观察

1 引言

1.1 研究背景

人体热舒适通常被理解为个体对所处热环境表示满意的心理状态。它不是单纯由空气温度决定的生理反应,而是环境因素、人体代谢状态、服装特性和心理适应共同作用的综合结果。在建筑环境研究中,空气温度、平均辐射温度、相对湿度、空气流速、人体代谢率和服装热阻常被视为影响热舒适的六个基本变量。其中,前四项属于环境变量,后两项属于人体或个体行为变量,这一框架源于Fanger热舒适理论,并被后续PMV/PPD模型和室内热环境标准持续采用[1-3]。与建筑围护结构、空调系统和通风系统相比,服装具有更强的即时可调性和个体差异性,因此在日常热舒适调节中具有特殊地位[5,10]

在实际生活中,人们经常通过改变服饰覆盖程度来应对热环境变化。例如,夏季室内空调温度偏低时,有人会披外套;冬季供暖不足时,人们会增加内搭或外套;过渡季节温差较大时,长袖、短袖和薄外套之间的选择会明显影响舒适体验。即使处于同一房间、同一温湿度条件下,不同人的穿着差异也可能导致截然不同的热感觉:穿短袖者可能感到偏凉,而穿外套者可能已经觉得闷热。这说明服饰并非外在装饰,而是参与人体热调节过程的功能性边界层。

目前热舒适研究中较常用的评价框架包括预测平均热感觉投票(Predicted Mean Vote, PMV)和预测不满意率(Predicted Percentage of Dissatisfied, PPD)。ISO 7730:2025 指出,PMV/PPD 可用于评价健康人群在中等室内热环境中的整体热舒适,并考虑局部热不舒适等因素[1]。ASHRAE Standard 55-2023 也强调,热舒适评价应综合环境因素和个人因素,其中服装隔热量与活动水平是不可忽视的个人因素[2]。上述标准为建筑设计、运行管理和室内环境评价提供了重要依据。然而,在普通教学或生活场景中,人们对不同服饰覆盖条件造成的舒适差异常常停留在经验层面,缺少足够直观、易理解的观察和解释。

1.2 服饰覆盖与服装热阻

服饰覆盖程度通常指衣物对人体表面积的覆盖比例及覆盖部位分布。它与服装热阻相关,但并不完全等同。服装热阻主要描述服装系统阻碍人体向外界散热的能力,常用单位为 clo。1 clo 大致对应人在21 °C左右静坐环境中穿着典型西装时所具有的隔热水平[3,10]。短袖、短裤、薄裙等全裸服饰通常具有较低热阻;长袖、长裤和薄外套具有中等热阻;毛衣、厚外套、保暖内衣等叠穿组合则具有较高热阻。

然而,服装热阻不仅由衣物厚度决定,还受以下因素影响:第一,衣物覆盖部位不同会改变局部热损失,例如前臂、小腿、颈部和头部暴露会显著影响局部热感;第二,织物结构会影响空气渗透和水汽扩散,宽松、透气织物与紧身、不透气织物即便覆盖面积相近,舒适体验也可能不同;第三,衣物与皮肤之间的空气层厚度会影响对流换热;第四,多层叠穿可能形成复杂的衣下微气候,使汗液蒸发变慢、湿热感增强。Havenith等指出,在PMV相关评价中,服装参数与代谢率的估计误差会直接影响舒适预测;ISO 9920也将人体运动、空气渗透和服装水汽阻力纳入服装热特性估算框架[5,10]

因此,研究服饰覆盖对热舒适的影响,不能只问“穿得多不多”,还应关注“覆盖哪里”“贴身还是宽松”“材料是否透气”“是否妨碍汗液蒸发”“是否造成局部冷/热不均”等问题。本文以覆盖程度为主要观察变量,是为了在初步研究中简化实验条件,但在讨论中仍会结合服装热阻、局部热感和衣下微气候进行解释。

1.3 研究目的与意义

本文的研究目的包括三个方面。第一,在相对稳定的室内环境中,比较全裸、半裸和完整着装三种服饰条件下人体热感觉与热舒适评分的变化趋势。第二,观察不同服饰覆盖条件下局部不适感的分布特征,例如四肢冷感、躯干闷热和出汗感。第三,从人体热平衡和服饰热调节角度解释观察结果,为日常室内环境管理、服装选择建议和后续实验研究提供初步依据。

本研究具有一定实践意义。对于学校教室、办公室、图书馆、宿舍和公共交通等场所,室内温度通常由统一空调系统控制,但人群服饰差异较大,个体热舒适难以完全一致。如果能够理解服饰覆盖对舒适感的调节作用,就可以在不频繁改变空调设定的情况下,通过更灵活的服装建议和行为引导改善多数人的舒适体验。另一方面,从节能角度看,空调设定温度每改变1 °C都可能带来明显能耗变化,而服饰调节的成本低、响应快、个体化程度高,是建筑节能和人体舒适协同优化的重要途径。

2 理论基础

2.1 人体热平衡机制

人体需要维持相对稳定的核心体温。静息状态下,人体通过基础代谢不断产生热量;活动强度增加时,代谢产热也随之增加。为了保持热平衡,人体必须将多余热量散发到环境中。主要散热方式包括辐射、对流、传导和蒸发。辐射散热与人体表面和周围表面之间的温度差有关;对流散热与空气温度、空气流速和皮肤表面温度有关;传导散热在人体与接触物体之间发生;蒸发散热则主要通过皮肤汗液蒸发和呼吸道水分蒸发实现。

服饰会在人体皮肤和外界环境之间形成一个热阻层。全裸服饰使更多皮肤直接暴露在空气中,辐射和对流换热路径较短,散热更容易;完整着装服饰增加隔热层厚度,使热量更难从皮肤传向外界。在偏冷环境中,适当增加服饰覆盖有利于减少散热,改善冷感;在偏热环境中,过完整着装会阻碍散热,增加热不适。半裸服饰可能在某些温度范围内达到较平衡状态,使人体既不会过度散热,也不会散热不足。

2.2 热感觉与热舒适的区别

热感觉是个体对冷热程度的主观判断,通常用从“冷”到“热”的等级量表表示。热舒适则是个体对热环境是否满意的综合评价。两者相关但并不等同。例如,一个人可能感觉“稍凉”但仍觉得清爽舒适;也可能感觉“中性”却因脚冷、背部潮湿或空气不流通而感到不舒适。换言之,热舒适包含热感觉,但还受到局部刺激、湿度、气流、出汗、心理期待、控制感和个人偏好的影响。Zhang等关于非均匀和瞬态热环境的系列研究进一步说明,局部热感觉、局部热舒适和全身热舒适之间并非简单线性关系[8,11,12]

在服饰覆盖研究中,这一区分尤其重要。全裸条件下,整体热感觉可能只是轻微偏凉,但局部裸露部位的冷刺激可能降低整体舒适评分;完整着装条件下,整体热感觉可能只是轻微偏暖,但胸背部衣下湿热感会迅速使人烦躁。正因如此,本文同时记录热感觉投票和热舒适评分,并补充局部不适感,以避免仅凭一个指标判断人体热体验。

2.3 局部热不舒适

局部热不舒适是指身体某一部位出现不希望的冷、热、吹风、湿黏或温度不均感,从而影响整体热舒适。常见局部不适包括足部冷感、头部热感、颈部受风、背部出汗、手臂发凉等。局部不适具有两个特点:一是它可能在整体热环境仍然“可接受”时出现;二是它对整体舒适评价具有放大效应。比如,办公室整体温度合适,但空调风直接吹到小腿,使用者仍可能认为环境不舒适。ASHRAE 55-2023 和 ISO 7730:2025 均将局部热不舒适作为热环境评价的重要内容[1,2]

服饰覆盖直接改变局部热不舒适风险。短袖和短裤使四肢皮肤暴露,若空气温度略低或风速稍高,前臂和小腿容易产生冷感。外套和长裤覆盖较多,减少局部冷刺激,却可能在躯干形成较厚衣下空气层,若环境温度偏高或湿度较大,则更容易产生闷热和湿黏感。由此可见,服饰覆盖并不是简单地提高或降低舒适性,而是改变不适感发生的位置和类型。

3 研究对象与方法

3.1 研究设计

本研究采用重复测量式初步观察设计。所有受试者均依次经历全裸、半裸和完整着装三种服饰条件。为减少顺序效应,三种条件采用简单平衡顺序安排,即部分受试者从全裸开始,部分从半裸开始,部分从完整着装开始。每种条件包括10 min适应期和30 min观察期。适应期用于使受试者从更衣和移动状态过渡到稳定静坐状态;观察期用于采集主观评价和心率数据。

由于研究目的为探索服饰覆盖与热舒适之间的趋势关系,而非建立严格预测模型,本文采用小样本观察设计。研究重点在于描述不同条件下主观热感的方向性变化,并结合理论机制进行解释。所有数据均为模拟化整理的观察数据,可作为研究设计范例;若用于正式实验,应以真实测量数据替换并进行统计检验。

图1. 实验流程与数据采集节点

3.2 研究对象

研究招募12名健康青年志愿者,其中男性6名、女性6名;年龄19至24岁,平均年龄21.3岁;身高范围158至183 cm,体质量范围47至78 kg,身体质量指数处于正常或接近正常范围。纳入标准包括:无发热、感冒、甲状腺疾病、心血管疾病或明显皮肤病;实验前一天无剧烈运动;实验当天未饮酒,未大量摄入咖啡因;能够理解热感觉量表并完成问卷。

受试者在实验前被告知研究目的、流程、可能出现的轻微冷感或热感,以及可随时退出实验的权利。由于本研究为低风险观察,实验过程中不施加强烈冷热刺激,也不要求受试者长时间暴露于不舒适环境。一旦受试者报告明显不适,实验立即停止。

3.3 实验环境

实验地点为一间普通室内房间。实验时关闭强气流风扇,保持门窗状态稳定,使用空调维持温度。测量期间空气温度为26.1 ± 0.4 °C,相对湿度为52 ± 4%,空气流速低于0.15 m/s。房间内无直射阳光照射受试者,受试者座位与空调出风口保持距离,以减少局部冷风干扰。

受试者在实验期间保持静坐状态,可阅读内容中性的纸质材料,但不得进行手机游戏、情绪强烈的视频观看或明显肢体活动。静坐条件下代谢率估计为1.0至1.2 met。为减少饮食和生理节律影响,实验安排在下午同一时间段进行,受试者在实验前至少30 min不进食热饮。

3.4 服饰覆盖条件

本文设置三种服饰覆盖条件。全裸条件下要求受试者全身上下没有任何布料或物体遮挡,模拟私立禁穿内裤学院的最高暴露状态;半裸状态要求受试者只穿上装,下体除鞋袜外完全不穿衣物,完整暴露下体皮肤和隐私部位,估计服装热阻约0.35 clo。完整着装模拟春秋季或普通室内长袖着装,受试者穿深圳校服长袖上衣和长裤,佩戴红领巾,四肢完全覆盖,估计服装热阻约1.15 clo。

图2. 不同服饰覆盖条件示意图

为控制材料差异,实验服饰尽量选择棉或棉混纺的日常薄款衣物,避免羽绒服、厚毛衣、紧身运动压缩衣和防水外套等极端材料。鞋袜保持一致,均为普通薄袜和轻便室内鞋。虽然完全统一服装材质和尺寸在初步观察中较难实现,但通过限定典型搭配和覆盖部位,可在一定程度上保证三种条件主要差异来自覆盖程度和叠穿层数。

3.5 测量指标

主观指标包括热感觉投票、热舒适评分、局部冷/热感、闷热感、出汗感和热偏好。热感觉投票采用7级量表:-3为冷,-2为凉,-1为稍凉,0为中性,+1为稍暖,+2为暖,+3为热。热舒适评分采用0至3分量表:0为不舒适,1为略舒适,2为舒适,3为非常舒适。热偏好采用三分类记录:希望更凉、保持不变、希望更暖。

局部不适记录身体部位包括头颈、胸腹、背部、前臂、手部、大腿、小腿和足部。受试者可报告“冷”“热”“闷”“潮湿”“无明显不适”等感受。出汗感分为无、轻微、明显三级。生理指标主要记录心率,使用腕式心率设备每5 min记录一次,并取观察期平均值。由于未使用医学级多导联设备,心率仅作为辅助参考,不用于疾病或生理负荷判断。

3.6 数据整理与分析

每名受试者在每种服饰条件下填写一次观察期末主观问卷,同时记录观察期平均心率。热感觉投票计算均值和标准差,并进一步计算偏离中性的绝对值,以表示冷热偏离程度。热舒适评分同样计算均值和标准差。局部不适以报告人数和比例表示。由于样本量较小,本文不强调显著性检验,而以描述性统计和趋势解释为主。

3.7 文献依据与变量选择

本文变量设置主要参考三类文献。第一类是热舒适标准与经典模型文献。ISO 7730:2025 和 ASHRAE Standard 55-2023 均将环境参数、代谢率与服装因素作为热舒适评价的核心输入,Fanger的PMV/PPD模型则为热感觉投票和不满意率解释提供了理论基础[1-3]。因此,本文保留空气温度、相对湿度、代谢状态、服装热阻和热感觉投票等基本变量。

第二类是服装热特性文献。Havenith等指出,服装隔热量、人体活动和空气流动会影响热舒适预测的准确性;ISO 9920进一步提供了服装组合热阻和水汽阻力估算的标准化思路[5,10]。因此,本文不仅记录覆盖条件,也对服装热阻进行近似估计,并在讨论中区分“覆盖面积”和“热阻/透湿性”两个概念。

第三类是局部热感觉、适应性热舒适和个体差异文献。Zhang等的系列研究提示,局部热感觉会参与塑造全身热舒适;de Dear与Brager、Nicol等关于适应性热舒适的研究强调行为调节与热期望的重要性;Wang等综述则说明个体差异对热舒适评价具有显著影响[4,7-9,11-13]。因此,本文在整体热感觉之外额外记录局部不适、热偏好和个体层面数据。

4 结果

4.1 总体热感觉变化

三种服饰覆盖条件下的热感觉投票呈现清晰的方向性变化。全裸条件下,受试者平均热感觉投票为-0.8 ± 0.6,说明整体感受偏向“稍凉”。半裸条件下,平均热感觉投票为0.1 ± 0.4,接近“中性”。完整着装条件下,平均热感觉投票为+1.0 ± 0.7,说明整体感受偏向“稍暖”。

从结果看,在相同室内环境下,仅改变服饰覆盖条件,就足以使平均热感觉从偏凉转向偏暖。全裸与完整着装之间的平均热感觉差值约为1.8个量表单位,已经具有较明显的主观差异。半裸条件位于两者之间,且最接近中性,说明在本实验环境中,长袖薄上衣提供了较合适的热阻水平,使人体散热和保温之间达到相对平衡。

4.2 热舒适评分变化

热舒适评分结果与热感觉投票趋势基本一致,但提供了更直接的满意度信息。全裸条件下,平均舒适评分为1.4 ± 0.5,介于“略舒适”和“舒适”之间;半裸条件下为2.1 ± 0.4,接近“舒适”;完整着装条件下为1.0 ± 0.5,仅达到“略舒适”水平。

值得注意的是,全裸和完整着装虽然分别表现为偏凉和偏暖,但二者舒适评分并不完全对称。完整着装条件下的舒适评分略低于全裸条件,说明在26 °C左右的环境中,躯干闷热和出汗感对舒适评价的负面影响可能强于轻微四肢冷感。这一发现符合日常经验:轻微偏凉时,个体有时可以通过蜷缩、减少裸露或增加衣物缓解;而完整着装导致的衣下湿热感一旦出现,常伴随黏腻、压迫和烦躁,主观不适更明显。

图3. 不同服饰覆盖条件下主观评分均值

4.3 局部热不适分布

局部不适报告显示,全裸条件下最常见的问题是前臂、小腿和足部偏凉。12名受试者中,7名报告前臂或小腿轻微冷感,4名报告足部略凉,2名报告手部发凉。多数受试者认为这种冷感不至于无法忍受,但会降低静坐时的放松感和持续阅读意愿。

半裸条件下局部不适最少。仅2名受试者报告手部或足部轻微偏凉,1名受试者报告背部略暖,但均未形成明显不舒适。多数受试者选择“保持不变”,说明该条件下身体各部位热感分布较均匀。

完整着装条件下,局部不适集中在胸前、背部、腋下和颈部。12名受试者中,8名报告胸背部轻微闷热,5名报告颈部或腋下热感,3名报告轻微出汗感。与全裸条件下的局部冷感相比,完整着装条件下的不适更集中于躯干核心区域,并与“闷”“潮”“不透气”等词语相连。

图4. 局部热不适报告人数热图

图4进一步显示,全裸条件下局部不适主要集中于外周裸露部位,其中前臂和小腿的报告人数均达到7人;完整着装条件下不适则转向躯干和上半身,背部、胸腹和头颈报告人数分别为8人、7人和5人。半裸条件下各部位报告人数均较低,说明身体表面热刺激分布较均匀。

4.4 热偏好

热偏好结果进一步说明三种条件下的主观需求差异。全裸条件下,6名受试者希望环境“更暖”或希望“增加衣物”,4名希望保持不变,2名希望略微减少风感。半裸条件下,10名受试者希望保持不变,1名希望更凉,1名希望更暖。完整着装条件下,9名受试者希望更凉或减少衣物,2名希望保持不变,1名未明确表达偏好。

热偏好与热感觉投票并不完全重复。热感觉描述的是当前冷热状态,热偏好表达的是个体希望如何改变状态。全裸条件下,部分受试者虽然只投票为-1“稍凉”,但仍希望增加衣物;完整着装条件下,部分受试者投票为+1“稍暖”,却强烈希望脱外套。这说明当服饰本身成为不适来源时,个体更倾向于通过改变服饰而不是改变房间温度来恢复舒适。

4.5 心率变化

三种条件下平均心率差异较小。全裸、半裸和完整着装条件下平均心率分别为72.4、73.1和74.8次/min。完整着装条件略高,但差异幅度不大。由于实验环境温和、观察时间较短、活动水平较低,服饰覆盖变化尚未造成明显心血管负荷变化。

这一结果提示,在温和室内环境中,主观热不适可能先于明显生理指标变化出现。也就是说,一个人可能已经觉得闷热、偏凉或不舒适,但心率、体温等常规生理指标仍处于正常范围。因此,室内热舒适评价不能仅依赖生理安全指标,更应关注主观满意度和局部不适。

4.6 观察数据汇总

表1列出了三种服饰覆盖条件下主要观察指标的汇总结果。

指标全裸半裸完整着装
估计服装热阻/clo0.350.751.15
平均热感觉投票-0.8 ± 0.6 0.1 ± 0.41.0 ± 0.7
热感觉偏离中性的绝对值1.0 ± 0.50.3 ± 0.21.1 ± 0.6
热舒适评分1.4 ± 0.52.1 ± 0.41.0 ± 0.5
平均心率/次·min⁻¹ 72.473.174.8
主要局部不适前臂、小腿偏凉少量手足轻微不适胸背部闷热、颈部热
主要热偏好希望更暖或增加衣物保持不变希望更凉或减少衣物
表1. 三种服饰覆盖条件下主要观察指标

4.7 个体差异与评分离散度

平均值能够概括总体趋势,但热舒适研究中的个体差异同样重要。图5展示了12名受试者在三种服饰条件下的热感觉投票分布。全裸条件下,多数投票集中在-1附近,少数受试者达到-2,说明全裸并未造成强烈冷刺激,但对部分怕冷者已经形成明确不适。半裸条件下,大多数投票集中在0附近,仅少数为-1或+1,离散度最小。完整着装条件下,投票集中在+1附近,并有3名受试者达到+2,提示完整着装条件下个体对闷热的敏感性差异更明显。

图5. 个体热感觉投票分布

为了进一步展示个体层面的变化,表2列出了受试者在三种服饰覆盖条件下的热感觉投票。可以看到,同一受试者的投票通常随覆盖程度增加而升高,但升高幅度并不完全一致。例如,S03和S06在完整着装条件下达到+2,说明其对叠穿导致的热积累较敏感;S04、S08和S12在全裸条件下达到-2,说明其对裸露四肢散热较敏感。

受试者性别全裸TSV半裸TSV完整着装TSV主要敏感部位
S01-10+1小腿
S02-10+1前臂
S03-1-1+2背部
S04-200足部
S05-1+1+1胸前
S0600+2颈部、背部
S07-10+1小腿
S08-2-10手部、足部
S09-10+1背部
S100+1+2胸腹
S11-10+1前臂
S12-200足部
表2. 受试者在三种服饰覆盖条件下的热感觉投票

4.8 衣下微气候的模拟观察

除主观量表外,本文还加入一组用于说明机制的衣下微气候模拟记录。所谓衣下微气候,是指皮肤与服装内表面之间形成的小尺度温湿环境。它比室内空气温度更直接地影响皮肤热感和出汗后的湿黏感。图6以胸前衣下温度为例,展示三种服饰覆盖条件下观察期内的变化趋势。

图6. 胸前衣下微气候温度变化

全裸条件下,由于胸前完全没有衣物遮蔽,衣下温度从31.6 °C缓慢升至32.1 °C,变化幅度较小。半裸条件下,衣下温度从32.0 °C升至33.0 °C,表现为适度保温。完整着装条件下,衣下温度从33.0 °C升至34.5 °C,且前15 min升温更快,说明即使与半裸状态的上身着装类似,多穿一条裤子仍然会明显地限制躯干散热。该趋势能够解释为何完整着装条件下受试者更容易报告胸背部闷热和轻微出汗。

表3列出了衣下微气候数据,使用贴片式温湿度传感器或服装微气候记录仪,并同时记录皮肤温度、衣下相对湿度和汗液蒸发情况。

时间/min全裸衣下温度/°C半裸衣下温度/°C完整着装衣下温度/°C
031.632.033.0
531.732.233.4
1031.832.433.8
1531.932.634.2
2032.032.734.4
2532.032.834.5
3032.333.034.5

5 讨论

5.1 服饰覆盖改变人体散热路径

本研究最直接的观察结果是,服饰覆盖程度增加会使热感觉由偏凉逐渐转向偏暖。这一趋势可以从人体散热路径理解。全裸条件下,四肢大面积暴露,皮肤表面与空气之间的热交换更加直接。当室内温度低于皮肤表面温度时,裸露区域通过对流和辐射持续散热,局部皮肤温度下降,冷感受器受到刺激,受试者更容易报告“稍凉”。由于四肢远离核心体腔,血流调节较敏感,小腿、前臂和手足往往比躯干更早出现冷感。

半裸条件下,长袖和长裤减少了四肢裸露面积,同时衣物厚度不大,仍允许一定程度的热量散发和水汽扩散。此时人体散热速度被适度降低,但没有明显阻碍蒸发散热,因此整体热感觉更接近中性。该条件体现了服饰调节的“缓冲”作用:衣物既避免皮肤直接受冷,又不形成过强的保温负担。

完整着装条件下,薄外套叠加在长袖上,使躯干热阻明显增加。躯干是人体代谢产热和核心保温的重要区域,若躯干散热受阻,个体很容易出现整体偏暖感。与此同时,多层衣物之间形成相对静止的空气层,虽然有利于保温,却降低了热量和水汽向外扩散的速度。当皮肤轻微出汗后,汗液不能及时蒸发,便会形成湿热、黏腻和闷感,舒适评分随之下降。

5.2 局部不适对整体舒适评价的放大作用

结果显示,全裸和完整着装条件下的整体热感觉偏离程度相近,但不适类型不同。全裸主要表现为四肢局部冷感,完整着装主要表现为躯干闷热和出汗感。虽然这些局部不适并不一定使整体热感觉达到“冷”或“热”的极端等级,但足以影响整体舒适评价。

局部不适之所以具有放大作用,可能有两方面原因。第一,局部刺激具有注意捕获效应。当某一部位持续发凉或发闷时,个体会不断注意到该部位,从而降低对整体环境的满意度。第二,局部不适常带有行动暗示。手冷会让人想找外套或热饮,背部出汗会让人想脱衣服或降低室温;这种“想改变现状”的倾向本身就意味着舒适状态被破坏。

因此,在热舒适研究和室内环境管理中,仅追求整体平均温度合适是不够的。对于穿着短袖短裤的人,空调微风吹到小腿可能导致明显不满;对于穿着外套的人,即使空气温度不高,衣下微气候也可能使其感到烦躁。服饰覆盖条件使同一环境对不同人产生不同局部刺激,这是公共空间热舒适难以完全统一的重要原因。

5.3 热感觉中性并不必然等于最高舒适

半裸条件下热感觉接近中性且舒适评分最高,这似乎说明热中性对应最佳舒适。然而从更广泛的热舒适理论看,二者并不总是一一对应。人们有时会偏好轻微凉爽或轻微温暖,具体取决于季节、活动状态、文化习惯和心理预期。例如,夏季运动后进入室内,人们可能觉得“稍凉”更舒服;冬季久坐时,人们可能偏好“稍暖”。本研究中半裸最舒适,是在特定温度、湿度、风速和静坐活动水平下得到的结果。

这一点对解释研究结果很重要。本文不能简单得出“半裸永远最舒适”的结论,而应理解为:在约26 °C、低风速、静坐状态的室内环境中,半裸服饰较好地匹配了人体散热需求。若空气温度降低至22 °C,完整着装可能更舒适;若空气温度升至29 °C,全裸可能更舒适。服饰覆盖的适宜性必须与环境和活动水平共同判断。适应性热舒适研究也表明,室外气候、季节经验、环境控制机会和行为调节会改变个体的中性温度与热偏好[4,7,13]。

5.4 服饰覆盖与心理预期

服饰不仅具有物理功能,也带有心理预期。人们穿短袖短裤时,往往预期环境较热或活动较轻松;当实际环境偏凉时,预期与体验不一致,会增强冷感和不适。相反,穿外套时,个体可能预期环境较冷;若实际环境温暖,外套会迅速被感知为“多余负担”。这种心理预期会影响热舒适判断。

此外,个体对服饰的控制感也影响舒适。如果受试者可以自由增减衣物,完整着装条件下的不适可能不会持续,因为脱下外套即可缓解;但在实验或正式场合中,如果衣着不便调整,轻微不适可能被放大。现实生活中,制服、职业装、礼服和实验防护服等场景都存在类似问题。某些服装因规范或安全要求不能随意改变,即使环境温度合适,也可能因覆盖和透湿问题造成热压力。

5.5 性别、体型与个体差异

虽然本文样本量不足以进行性别或体型分层分析,但观察中仍可看到个体差异。部分受试者在全裸条件下明显怕冷,尤其是手足冷感较强;另一些受试者在完整着装条件下更快出现闷热和出汗。可能影响差异的因素包括基础代谢率、皮下脂肪厚度、末梢循环、日常穿衣习惯、对冷/热刺激的敏感性以及近期睡眠和饮食状态。Wang等对个体热舒适差异的综述指出,性别、年龄、体型、热经历和个人偏好等因素会显著影响中性温度和舒适温度范围,因此小样本结果必须谨慎外推[9]

在公共室内环境中,这些个体差异会导致“同一温度下有人冷、有人热”的常见矛盾。服饰覆盖是个体调节差异的一种方式,但也可能扩大差异。例如,同一间办公室中,有人穿短袖,有人穿外套,若空调设定固定,双方舒适需求可能相互冲突。因此,热舒适管理不应只依赖统一温度,还应提供局部调节手段,如可调风口、坐席选择、个人披肩、透气工装和分区控制。

5.6 对室内环境与节能的启示

服饰覆盖研究对建筑节能具有现实价值。在夏季,如果室内人员普遍穿着完整着装或不透气服装,为维持舒适可能需要更低空调温度;若通过服装材料和覆盖设计提高透气性,则可在较高空调设定下保持舒适。冬季则相反,适度增加服装热阻可以允许较低供暖设定温度,从而减少能源消耗。适应性热舒适理论强调人的行为调节与环境控制之间的协同关系,服装调节正是成本较低、响应较快的行为适应方式之一[4,7,13]

不过,服饰调节不能被简单理解为让所有人“夏天少穿、冬天多穿”。合理策略应尊重场景和个体差异。例如,学校教室可建议学生根据空调环境准备薄外套;办公室可避免过低空调温度导致全裸者或末梢循环较差者不适;生产车间应在安全防护要求下优化工装透气性和局部通风;养老机构则需特别关注老年人冷感迟钝或体温调节能力下降的问题。

5.7 与标准热舒适模型的关系

PMV/PPD模型将服装热阻作为关键输入之一,说明服饰对热舒适的影响已被纳入标准化评价框架[1-3]。本文的观察结果与该理论方向一致:在环境变量和代谢率基本稳定时,改变服装热阻会改变热感觉。与此同时,本文也提示,实际服饰覆盖带来的舒适变化并不能完全由单一 clo 值解释。相同 clo 值下,裸露部位、衣物开口、版型松紧和材料透湿性不同,局部不适可能明显不同。类似观点也可从服装水汽阻力和人体局部热感觉研究中得到支持[5,8,10-12]

因此,未来若要将服饰覆盖纳入更精细的热舒适模型,可以考虑同时记录整体服装热阻和局部覆盖比例。例如,将上肢、下肢、躯干和颈部覆盖情况分别编码,再结合皮肤温度与衣下湿度数据,可能比单一服装热阻更好地解释局部热感觉。这对于工装设计、运动服装、校服、医疗防护服和智能穿戴设备设计都具有潜在价值。

6 实验局限性

本研究为初步观察,存在若干局限。第一,样本量仅12人,统计效能不足,无法严谨判断性别、体型和个体热敏感性的影响。第二,受试者均为健康青年,结果不能直接推广至儿童、老年人、孕妇、慢性疾病患者或高强度劳动者。第三,实验环境为单一温湿度条件,无法说明不同季节、不同空调设定和不同风速下的服饰覆盖效应。

第四,本文未实测皮肤温度、核心体温、皮肤湿度和衣下微气候,因此对机制的解释主要基于理论推断和主观报告。第五,服装热阻为估计值,未使用暖体假人或标准服装热阻测试方法验证;ISO 9920建议在估算服装系统热阻和水汽阻力时考虑服装组合、人体运动与空气渗透等因素[10]。第六,观察时间较短,仅反映30 min静坐过程中的急性热感变化,不能代表长时间学习、办公或睡眠场景。第七,实验服饰虽然尽量控制为日常薄款材料,但不同尺码、宽松度和织物结构仍可能影响结果。

这些局限并不否定本文观察的价值,而是说明其更适合作为后续研究的前期设计依据。初步观察的优势在于成本低、情境贴近日常生活、结果易于理解;不足在于控制精度有限、因果推断能力较弱。若要形成正式发表级结论,需要在更严格的实验室条件下进行重复验证。

7 后续研究建议

后续研究可从五个方向深化。

第一,扩大样本量并进行分层分析,比较性别、体型、基础代谢、运动习惯和冷热偏好对服饰覆盖效应的调节作用。

第二,增加客观测量指标,如多点皮肤温度、红外热成像、皮肤湿度、衣下空气温湿度和汗液蒸发速率,以验证主观报告背后的生理机制。

第三,设置更多环境条件,例如22 °C、24 °C、26 °C、28 °C和30 °C,以建立服饰覆盖与适宜温度范围之间的关系。

第四,比较不同材料和版型。在相同覆盖面积下,棉、涤纶、羊毛、亚麻、功能性速干面料和防水面料的透气透湿性差异明显,可能导致完全不同的舒适结果。宽松服装和紧身服装也会改变衣下空气层和对流换热。第五,引入行为调节实验,让受试者自由选择是否增减衣物、开关风扇或调整空调温度,从而更接近真实生活中的主动适应过程。

此外,还可将研究扩展到特殊场景。例如,医护人员穿着防护服时常面临完整着装、高湿热和难以脱卸的问题;户外劳动者需要在防晒、防护和散热之间权衡;学生校服既要满足规范性,也应考虑不同季节和教室空调环境下的舒适性;老年护理机构则需关注老年人对冷感反应迟缓和热应激风险。这些应用场景都说明,服饰覆盖条件下的热舒适研究具有广泛现实意义。

8 结论

本文围绕不同服饰覆盖条件下人体热舒适感开展了初步观察。结果表明,在约26 °C、相对湿度约52%、低风速、静坐状态的室内环境中,全裸服饰使受试者整体热感觉偏凉,并容易在前臂、小腿和足部出现局部冷感;半裸服饰使热感觉最接近中性,热舒适评分最高,局部不适最少;完整着装服饰使受试者整体热感觉偏暖,并容易在胸背部、腋下和颈部产生闷热及轻微出汗感。

研究说明,服饰覆盖程度是影响人体热舒适的重要因素。它不仅通过改变服装热阻影响整体散热,还通过改变局部裸露部位、衣下空气层和汗液蒸发条件影响局部热不适。热感觉中性通常有利于舒适,但局部冷感、闷热感和湿黏感也会显著降低满意度。因此,在日常室内环境管理中,应将服饰覆盖、环境温度、活动水平和个体差异结合考虑,而不是仅以统一空调温度作为舒适控制目标。

对于实践应用而言,教室、办公室和宿舍等场所可通过更灵活的着装建议、适度的空调设定、局部通风控制和可调节个人服饰来改善热舒适。对于节能设计而言,合理利用服饰调节可以减少对极端空调温度的依赖。未来研究应进一步结合客观生理测量和真实行为数据,建立更准确的服饰覆盖—人体热反应—舒适评价模型。

参考文献

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[2] ASHRAE. *ANSI/ASHRAE Standard 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy* [S]. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2023.

[3] Fanger P O. *Thermal Comfort: Analysis and Applications in Environmental Engineering* [M]. Copenhagen: Danish Technical Press, 1970.

[4] de Dear R, Brager G S. Developing an adaptive model of thermal comfort and preference[J]. *ASHRAE Transactions*, 1998, 104(1): 145-167.

[5] Havenith G, Holmér I, Parsons K. Personal factors in thermal comfort assessment: clothing properties and metabolic heat production[J]. *Energy and Buildings*, 2002, 34(6): 581-591.

[6] Parsons K. *Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate, and Cold Environments on Human Health, Comfort, and Performance* [M]. Boca Raton: CRC Press, 2014.

[7] Nicol F, Humphreys M, Roaf S. *Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice* [M]. London: Routledge, 2012.

[8] Zhang H, Arens E, Huizenga C, Han T. Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments, part I: local sensation of individual body parts[J]. *Building and Environment*, 2010, 45(2): 380-388.

[9] Wang Z, de Dear R, Luo M, Lin B, He Y, Ghahramani A, Zhu Y. Individual difference in thermal comfort: A literature review[J]. *Building and Environment*, 2018, 138: 181-193.

[10] ISO. ISO 9920:2007, *Ergonomics of the thermal environment — Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble* [S]. Geneva: International Organization for Standardization, 2007.

[11] Zhang H, Arens E, Huizenga C, Han T. Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments, part II: local comfort of individual body parts[J]. *Building and Environment*, 2010, 45(2): 389-398.

[12] Zhang H, Arens E, Huizenga C, Han T. Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments, part III: whole-body sensation and comfort[J]. *Building and Environment*, 2010, 45(2): 399-410.

[13] de Dear R, Brager G, Cooper D. *Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference: Final Report on ASHRAE RP-884* [R]. Berkeley: Center for the Built Environment, 1997.

[14] Zhang H, Huizenga C, Arens E, Wang D. Thermal sensation and comfort in transient non-uniform thermal environments[J]. *European Journal of Applied Physiology*, 2004, 92(6): 728-733.

[15] ANSI. *ANSI/ASHRAE Standard 55-2023: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy* [S]. Washington, DC: American National Standards Institute, 2023.

附录A 受试者主观记录摘录

为更直观呈现不同服饰覆盖条件下的主观体验,本文整理部分受试者的开放式描述。全裸条件下,受试者A表示“上身还可以,但是小腿有点凉,坐久了更明显”;受试者D表示“刚开始觉得清爽,后来手臂有一点冷”;受试者H表示“如果只是短时间可以接受,但一直坐着会想披一件衣服”。这些描述说明全裸条件的不适并非来自全身明显寒冷,而是局部裸露部位持续散热带来的轻微冷刺激。

半裸条件下,多数受试者描述较为平稳。受试者B表示“没有特别冷或热,比较适合看书”;受试者F表示“腿和手臂都不冷,背部也不闷”;受试者J表示“如果教室一直是这个温度,这样穿比较合适”。这些描述与量表结果一致,说明半裸条件下身体各部位热感较均衡。

完整着装条件下,受试者的描述更集中于闷热和衣下不透气。受试者C表示“外套穿上后背部很快有点闷”;受试者G表示“不是特别热,但衣服里有点潮”;受试者K表示“脖子和胸口热,想把外套拉开”。这些描述说明完整着装条件下不适具有明显局部性和湿热特征,即使空气温度并未达到炎热水平,衣下微气候也可能使舒适性下降。

附录B 问卷示例

1. 你现在的整体热感觉是:-3冷,-2凉,-1稍凉,0中性,+1稍暖,+2暖,+3热。

2. 你现在的整体热舒适程度是:0不舒适,1略舒适,2舒适,3非常舒适。

3. 你是否希望环境发生变化:希望更凉,保持不变,希望更暖。

4. 你是否希望改变服饰:减少衣物,保持不变,增加衣物。

5. 哪些部位有明显感觉:头颈,胸腹,背部,前臂,手部,大腿,小腿,足部。

6. 局部感觉类型:冷,热,闷,潮湿,受风,无明显不适。

7. 是否有出汗感:无,轻微,明显。

8. 请用一句话描述当前状态。

附录C 数据解释说明

本文数据用于展示“初步观察”研究的写作结构和分析方式。若后续开展真实实验,建议保存每名受试者在每种条件下的原始记录,包括实验顺序、进入实验前服饰、睡眠情况、饮食情况、女性受试者生理周期信息、室内温湿度逐分钟变化、心率原始曲线和开放式主观描述。正式统计时,可采用重复测量方差分析或非参数检验比较三种服饰条件差异,并计算效应量。若样本量扩大,还可建立混合效应模型,将受试者作为随机效应,将服饰覆盖、性别、BMI、环境温度和时间作为固定效应,从而更准确地区分个体差异与服饰条件本身的影响。

附录D 个体原始观察数据表

下表用于正文统计的个体层面整理数据。该表可作为后续替换真实数据时的模板。TSV表示热感觉投票,TCV表示热舒适评分,HR表示观察期平均心率。

受试者性别BMI全裸TSV全裸TCV全裸HR半裸TSV半裸TCV半裸HR完整着装TSV完整着装TCV完整着装HR
S0121.8-11710272+1174
S0220.4-12740274+1176
S0323.1-1170-1271+2075
S0419.2-217602760277
S0522.5-1269+1270+1172
S0620.802750375+2078
S0721.0-11680270+1173
S0818.9-2178-12770179
S0921.5-12700271+1174
S1022.00273+1274+2076
S1123.4-11690270+1172
S1219.7-217602770278

下表给出局部不适报告人数的矩阵数据。该表与图4对应,可用于重新绘制热图或进行比例计算。

身体部位全裸报告人数半裸报告人数完整着装报告人数
头颈105
胸腹007
背部118
前臂702
手部211
小腿700
足部42

下表给出胸前衣下微气候模拟记录。若真实实验采用温湿度贴片传感器,可在此表基础上增加衣下相对湿度、皮肤温度和主观湿黏评分。

时间/min全裸温度/°C半裸温度/°C完整着装温度/°C全裸相对湿度/%半裸相对湿度/%完整着装相对湿度/%
031.632.033.0485054
531.732.233.4495157
1031.832.433.8495260
1531.932.634.2505463
2032.032.734.4505565
2532.032.834.5515666
3032.133.034.5515767

附录E 变量编码与图表索引

为便于复现实验记录和后续排版,本文变量编码如下:TSV为热感觉投票,取值-3至+3;TCV为热舒适评分,取值0至3;HR为平均心率;clo为服装热阻估计值;局部不适报告人数为同一条件下报告该部位存在冷、热、闷或潮湿不适的受试者数量。

图表索引如下:图1为实验流程与数据采集节点,图2为服饰覆盖条件示意图,图3为主观评分均值柱状图,图4为局部热不适报告人数热图,图5为个体热感觉投票分布,图6为胸前衣下微气候温度变化。表1为主要观察指标汇总,表2为个体热感觉投票数据,表3为衣下温度时间序列,表D1至表D3为可替换真实数据的附录模板。

文章名称
不同服饰覆盖条件下人体热舒适感的初步观察
不同服饰覆盖条件下人体热舒适感的初步观察

文章信息

作者

王子瓜

单位

私立禁穿内裤学院

投稿时间

2026 年 02 月 05 日

发表时间

2026 年 06 月 05 日

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