暖體假人的分類

暖體假人是模擬人體與環境間熱交換過程的儀器設備，根據人體各個部位的散熱特點，暖體假人一般分為頭、胸、背、上肢、手、腹、腿和腳等部位。上海泛標認為暖體假人是從20世紀40年代逐漸發展起來的一種新的生物物理試驗方法，被廣泛地應用于服裝、職業健康、環境、消防、石油、交通安全、航空航天、建筑等領域。暖體假人的種類包括：
1、干態暖體假人
干態暖體假人可工作在三種方式下：恒溫法、變溫法和恒熱法。恒溫法是將暖體假人各解剖段的體表溫度控制在設定的范圍內，使暖體假人進入一個動態熱平衡狀態，以便得到穩定的實驗結果，該方式用于測量服裝的熱阻值;變溫法是基于人體在冷環境中的熱調節模型，模擬真人在不同環境下體表溫度的變化，穩態時的體表溫度不是設定值，而是和真人一樣自然平衡的結果，同樣可以得到與恒溫法測量的非常相似的服裝熱阻，變溫法具有近似真人的生理評價意義;恒熱法是根據服裝的熱阻和環境參數，用設定的熱流值來觀察全身各部位散熱的差異，這時體表溫度逐漸下降，直到穩定。包括靜態暖體假人和動態暖體假人。
2、出汗暖體假人
由于干態暖體假人只能在非蒸發散熱范圍內模擬人體的生理反應，人們又開發了出汗暖體假人。早期的出汗暖體假人是在假人表面覆蓋一層純棉織物或其它透濕性好的內衣來模擬人體皮膚，先將蒸餾水噴射到模擬皮膚上，然后穿上衣服，使假人平均體表溫度上升到一定水平，控制系統每5分鐘對假人體表溫度、環境參數和加熱功率記錄一次，并計算服裝的蒸發阻力，在模擬皮膚開始干燥之前完成測試。由于這一過程是一種準穩態過程，通常時間很短，主要靠操作者主觀判斷其中相對穩定的蒸發阻力值作為測試結果，所以這種方法不能很準確地、可重復地測量服裝的蒸發阻力。
3、呼吸暖體假人
可呼吸的暖體假人主要用于室內工作環境的研究與室內空氣品質的評估。呼吸暖體假人的身材大小和普通人一樣，由25個加熱區段構成，各區段單獨加熱，獨立控制，假人可改變姿勢和自由活動，以模仿人體在各種辦公室的真實，暖體假人采用緊身著裝方式，因為衣服可減少各區段相互之間的熱輻射以及在校正時室內空氣溫度對傳熱系數的影響，再者衣服可降低衣服和假人表面間的空氣層厚度，以盡量減少測量的不確定性。呼吸暖體假人可工作在三種方式：①舒適模式，模擬普通人在熱環境下保持舒適狀態的干態散熱和體表溫度;②恒溫模式，假人的體表溫度為34℃;③恒熱模式，用于室內溫度高于
34℃時的熱環境的評價。舒適模式能代表人體的實際溫度分布，被廣泛使用。呼吸暖體假人有一個人工肺，由裝有活塞的氣缸組成，活塞由電動機驅動，呼吸次數為10～12次/分，呼吸方式可采用口腔或鼻子呼吸，肺通氣量為6升/分，口腔或鼻子的大小和形狀對測試結果有影響，測試時，收集距離上嘴唇0.01m處或面部附近呼出的空氣，通過測量其濃度、溫度和濕度來研究污染物在人體之間傳遞的情況。同樣檢測暖體假人呼入空氣的上述參數可以評價室內空氣品質。
4、浸水暖體假人
可浸水暖體假人是在暖體假人的基礎上，加上防水密封裝置，使假人具有防水功能。主要用于測試潛水服、水上救生衣在冷環境下的防護功能。測試時，將著裝的假人浸入水中，保持水溫恒定，記錄假人皮膚表面溫度、環境溫度和各區段的加熱功率，計算潛水服的總熱阻值，這時總熱阻值包括內衣、潛水服、水和空氣的熱阻。實驗證明由浸水暖體假人得到的潛水服總熱阻與用真人測得的總熱阻值吻合，湍流會大大降低潛水服的總熱阻，水波的高度也能降低潛水服的總熱阻。通過浸水暖體假人測得的熱阻值還可用于預測服裝在某一環境下的耐受時間。
5、數值暖體假人
暖體假人由于制造工藝復雜，且價格昂貴，假人的實驗條件如人工氣候室的成本高，世界上只有為數不多的實驗室擁有。在計算機上利用“虛擬”的假人進行工效學研究則可以節省大量成本。zui近，由于計算機運算速度的迅速發展，計算流體動力學(ComputationalFluidDynamics，CFD)技術在各行業都得到了越來越多的應用，運用計算機技術來對人體進行仿真也成為可能。與傳統暖體假人相對，這種計算機仿真的假人稱為數值暖體假人，假人周圍傳熱傳質的模擬是通過求解一系列偏微分方程實現。如果輸入特定的環境參數和服裝的熱學性能，數值暖體假人能對人體的傳導、對流、輻射和蒸發等所有的散熱進行計算，并預測人體局部溫度和換熱系數，以及各部位的汗液分布等，從而對某環境的熱舒適和空氣品質進行評價。
6、小型暖體假人
小型暖體假人主要用于評價新生兒的熱環境，尤其是低體重嬰兒。它一般由6個加熱區段組成，即頭、左上肢、右上肢、軀干部、左下肢、右下肢，各區段單獨加熱，獨立控制，為模擬實際狀態，小型暖體假人平躺在保育箱內，其測試方法和大型暖體假人一樣。由于嬰兒的重量比體表面積的比例比成年人大，所以小型暖體假人的干態散熱量比大型暖體假人大，其評價指標熱阻和大型暖體假人相比沒有太大的區別。
7、暖體假頭和假肢
zui近幾年國內外學者研制了暖體假頭、假手、假腳等，主要用于頭盔或頭飾、手套、鞋的評價和指導產品開發。暖體假頭由頭顱、面部和頸部組成，三部分單獨加熱，獨立控制。為模擬出汗，假頭包括25個出汗孔，分布于面部和頭顱，位于假頭上方水罐內的蒸餾水經管道喂入假頭，出汗量由單獨的閥門控制，可達70g/h。假頭可在恒溫和恒熱方式下工作，測試結果以面部溫度下降的程度表示頭盔熱舒適性能。暖體假手由八塊組成，即大拇指、食指、中指、無名指、小指、手掌、手背和手腕。各塊供熱量由計算機控制，暖體假手放在一個小盒子內，手腕露在外面，在實際生活中，手總是在活動，尤其是在室外，因此在盒子內引入一定的氣流，zui后以手套的傳熱系數和局部傳熱系數來表示手套的隔熱性能。手掌和手背的傳熱系數較低，食指、中指和無名指次之，大拇指和小指zui高。暖體假腳由八塊組成，即腳趾、腳底、腳后跟、腳中部、腳踝、下小腿、中小腿和防護段。為模擬出汗，假腳包括5個汗腺，分別位于腳趾、腳底、腳踝、腳背、側邊踝。將純棉襪穿在假腳上，以便讓水分布到全腳。評價指標有熱阻、濕阻和透濕指數。如果和氣動活塞相連，還能模仿人體行走。