沈奕君，张海棠，李 青，王宏付

(1.江南大学 设计学院，江苏 无锡 214122；2.江南大学 纺织科学与工程学院，江苏 无锡 214122)

随着人们对健康意识的提高，户外长跑逐渐成为增强体质、强健体魄的全民健身运动。与室内运动服不同，户外运动服的设计还需要考虑风速、温度、湿度等环境因素。尤其是在冬季，风速风向、环境温湿度等均对运动者的生理和心理会产生较大的影响。长跑是一种“重度”运动，会使心率、血压和体温等生理指标发生巨大变化[1-2]。因此设计冬季户外长跑运动服时，需以提高透气性为主要目标。

目前，国内外关于户外长跑服的研究主要集中在服装面料的结构与性能上[3-6]。环境因素对户外长跑服服用性能的影响也得到了广泛关注，Hu等[7]研究了风向(正面、侧面、背面和静风)和7个等级的服装宽松量对运动服隔热和表面温度的影响，结果表明腹部和臀部的热舒适性受风向的影响最大；在服装结构方面，田伟等[8]分析了户外运动的上肢运动特性，并对袖子的结构设计进行了探讨，结果表明，插肩袖设计更有利于使肩背部压力均匀分布，并且合理调整运动服袖口尺寸有利于保护人体，平衡体温和湿度。高冉等[9]运用CLO 3D软件模拟人体穿衣效果，研究了不同绱袖角度、肘省、松量对运动服压力的影响。李淑敏[10]通过袖口、领口和肩部设计，讨论了防寒服装的开口结构对防寒保暖效果的影响。因此，从服装结构角度对冬季户外长跑运动服进行舒适性研究具有重要的现实意义。

本文对市面上3款冬季户外长跑运动服的结构和服用性能进行分析，根据分析结果对冬季户外长跑运动服进行结构改良，研制一款新型冬季户外长跑运动服，通过人体穿着实验，对新款冬季户外长跑运动服和现有冬季户外长跑运动服的热舒适性进行评价，为寒冷环境下户外运动服的设计提供参考。

1 市面冬季户外长跑运动服的分析

本文选取市面上面料相同(100%聚酯纤维)，规格尺寸均为175/92 A的3款冬季户外长跑运动服，对其结构和服用性能进行分析，以了解目前市面上冬季户外长跑运动服的优缺点，为冬季户外长跑运动服的改良设计提供参考。

1.1 市面冬季户外长跑运动服的尺寸与结构分析

市面上3款冬季户外长跑运动服款式图见图1。将3款服装平铺，用皮尺测量衣服各部位的尺寸，并对其结构进行分解，进一步整理分析。

图1 市面上3款冬季户外长跑运动服款式图

身高175 cm的男性标准胸围为175 cm×0.61=106.7 cm，3款冬季户外长跑运动服规格尺寸见表1，可以看出3款冬季户外长跑运动服的各部位尺寸都比较大。而以上3款样衣的胸围放松量都基本达到18 cm，便于运动。

表1 3款冬季户外长跑运动服规格尺寸表 cm

3款冬季户外长跑运动服结构分解见表2，可以看出，为了提高保暖效果，3款服装通风口部位设计基本一致，均采用了连帽高领、抽绳下摆、松紧或黏扣袖口设计；袖型方面，A、B款均为装袖，C款采用了插肩袖设计；3款服装的开口设计差别较大，其中A款外层胸部有2个斜向长34 cm的拉链开口，通过此开口可以有效散发胸部和腋下的热量，B款在侧缝与胸部各有1个开口，长度分别为36、23 cm，而C款在腋下和袖侧均有1个开口，分别长34、15 cm。

表2 3款冬季户外长跑运动服结构分解

1.2 市面冬季户外长跑运动服的主观热舒适性评价

1.2.1 实验对象

本文实验选取5名健康男大学生，年龄为(22.3±0.7)岁，身高为(176.2±2.2)cm，体重为(63.6±2.2)kg，BMI为(20.5 ± 0.4)kg/m2。受试者均热爱体育锻炼，有一定运动基础，有长跑运动习惯且身体健康。

1.2.2 实验环境

实验在人工气候仓(日本ESPEC公司)内进行，实验环境温度为(5±1)℃，相对湿度为(60±2)%，风速小于0.2 m/s。

1.2.3 实验方法

受试者先在正常室温环境(25 ℃, 相对湿度50%)中静坐0.5 h，让身体处于舒适状态(平均皮肤温度为32～34 ℃[11])。接着，受试者穿着实验服装(内衣为运动内衣和长裤)，进入人工气候仓开始实验，做完拉伸运动后，以7 km/h的速度跑步40 min。实验前后询问受试者的主观舒适性评价。运动舒适度评价标尺见表3。

表3 运动舒适度评价标尺

1.2.4 实验结果

运动前，受试者对3款冬季户外长跑运动服的触觉舒适度、热舒适度和整体舒适度进行评价，运动前舒适性评价结果见图2。A、B 2款的整体舒适性评价结果相似，触觉上刺痛感较低，透气性较好，穿着较温暖，其中B款最宽松，整体舒适性最好；C款穿着体验感较闷热，且刺痒感最强，因此整体舒适度评价最低。

图2 运动前舒适性评价结果

运动后舒适度评价结果见图3，可以看出在运动40 min后人体对服装的各方面舒适度评价都有所改变，黏体感、刺痒感、温暖感与闷热感都有增加，尤其是A款的刺痒感增加最明显。冷感评价结果显示背部、腹部、胸部和腋下的冷感都比较强烈，3款冬季户外长跑运动服的评价值基本都接近4级(较冷)。C款的整体舒适度最低，B款最高。

图3 运动后舒适性评价结果

受试者在运动后的热舒适感受变化，一方面是由于剧烈运动产生了大量热量，导致热感增加；另一方面由于热量得不到及时散发，聚集后接触服装遇冷液化，再加上穿着者自身出汗导致服装湿度增加，进而增加服装的黏体感和刺痒感；此外，根据背部、腹部、胸部、腋下4个部位的冷感评价结果可知，运动后服装的散热效果会影响皮肤温度，产生冷感，同时说明合理的开口结构有利于维持体温稳定。

综上，目前市面上的冬季户外长跑运动服主要存在背部、腹部、胸部和腋下部位透气性差，开口设计不够合理，服装通风性能低等问题。

2 新款冬季户外长跑运动服的结构设计

根据上文市面上冬季户外长跑运动服的分析结果，对冬季户外长跑运动服进行优化设计，新款冬季户外长跑运动服款式图见图4。下面从前身、后身和侧体对其结构进行详细说明。

图4 新款冬季户外长跑运动服款式图

①前身：帽子和领子依旧采用连帽高领设计；胸部采用横向开口，开口朝下并使用黏扣，黏扣长度约为胸宽的四分之一，既可以避免人体运动时胸部被硬物挤压产生不适感，又可以扩大通风散热范围；腹部为2个斜插袋，袋口使用拉链，可减少布片的数量与织物厚度；为进一步加快热量的传递，里料的胸部位置使用网眼布进行拼接。

②后身：背部在运动过程中出汗量大，因此在后背增加开口设计，开口从肩胛骨到腰部，长度为32 cm；背部里料拼接网眼布，长度从肩胛骨到腰部，以提高背部透气性。

③侧体：以上3款冬季户外长跑运动服的腋下因开口都有较好的热稳定性与热舒适性，因此改良后的新款冬季户外长跑运动服同样在腋下开口，但由于过长开口不利于保暖防风，因此将此处开口长度减少到22 cm；袖子采用两片袖设计，同时，从C款运动服的评估结果来看，袖侧的开口对于热量输出有一定帮助，因此新款冬季户外长跑运动服在袖侧设计一个长15 cm的开口，考虑到美观性与操作便捷性，将腋下与袖侧的开口并为一条；由于跑步时的手臂摆动，侧缝与袖侧会持续受到摩擦，且此处的热量积聚较快，因此该处开口使用双头拉链控制。

3 新款冬季户外长跑运动服的热舒适性评价

3.1 测试方法

首先，5名受试者在正常室温环境(25 ℃，相对湿度50%)中静坐0.5 h，让身体处于舒适状态(平均皮肤温度为32～34 ℃)。接着，受试者分别穿着新款冬季户外长跑运动服和B款长跑服，在前胸、肩胛、腋下部位的皮肤表面黏贴DS1922L无线温度传感器(美国Maxim Integrated公司)，每分钟记录一次数据。然后，进入温度(5±1)℃，相对湿度(60±2)%，风速小于0.2 m/s的人工气候仓开始实验，先静坐10 min，再以7 km/h的速度跑步30 min，以4 km/h的速度慢走10 min，最后静坐10 min。实验过程中询问受试者胸部、背部、腋下和整体的主观热感和热舒适度，主观评价标尺见表4。实验结果通过SPSS 22.0进行分析。采用Shapiro-Wild Test检验数据正态分布；ANOVA方差检验比较不同测试条件下皮肤温度、主观评价数据的差异。显著性水平设定为P<0.05，标记为“*”。

表4 主观评价标尺

3.2 实验结果与讨论

3.2.1 皮肤温度

受试者穿着2款服装时，胸部皮肤温度见图5，背部皮肤温度见图6。由图5、6可知，胸部和背部的皮肤温度在静坐阶段均呈下降趋势，开始跑步后胸部皮肤温度逐渐升高，随着运动强度减弱又逐渐下降。在20 min之后，穿着B款冬季户外长跑运动服的胸部和背部皮肤温度均显著高于穿着新款长跑服时的胸部、背部温度(P< 0.05)。运动阶段，穿着新款冬季户外长跑运动服时，胸部和背部的皮肤温度变化不明显，均在33～34 ℃之间；而穿着B款冬季户外长跑运动服时，胸部和背部的皮肤温度最高接近35 ℃。腋下皮肤温度见图7。可以看出穿着新款冬季户外长跑运动服的腋下温度比穿着B款冬季户外长跑运动服时高，但二者无明显差异。

图5 胸部皮肤温度

图6 背部皮肤温度

图7 腋下皮肤温度

由以上分析可知，新款冬季户外长跑运动服的开口设计，有效维持了胸部和背部的皮肤温度，达到理想的散热效果；穿着2款冬季户外长跑运动服时，腋下的皮肤温度基本一致，这是因为2款冬季户外长跑运动服在腋下部位均有开口设计，新款冬季户外长跑运动服腋下开口长度缩短，但对腋下部位的散热未产生明显的负面影响。

3.2.2 主观评价

穿着新款长跑服和B款冬季户外长跑运动服时，主观热感和热舒适感评价结果见图8。

图8 主观热感和热舒适性评价结果

受试者穿着新款冬季户外长跑运动服时，胸部、背部和整体的热感评价值为1.0～1.5，接近“稍暖”，而穿着B款冬季户外长跑运动服时，胸部、背部和整体的热感评价值为2.0～2.5，接近“暖”；穿着新款冬季户外长跑运动服时，胸部、背部和整体的热舒适感评分值均显著低于穿着B款冬季户外长跑运动服时的热舒适感评分，这与皮肤温度的对比结果一致，说明穿着新款冬季户外长跑运动服比B款冬季户外长跑运动服更加舒适。证实胸部和背部的网眼结构、开口设计确实加快了人体热量的散失，提高服装透气性；同时证实新款冬季户外长跑运动服胸部横向的开口相比B款冬季户外长跑运动服的纵向开口散热效果更好。穿着2款冬季户外长跑运动服时腋下部位的热感和热舒适感无明显差异，说明缩小腋下开口长度对腋下部位的散热没有产生显著影响。

4 结束语

本文基于服装的热湿舒适性，对冬季户外长跑运动服的结构和服用性能展开研究。首先对市面上常见的3款冬季户外长跑运动服进行结构和主观热舒适性评价分析，分析结果表明，目前市面上的冬季户外长跑运动服主要存在局部部位透气性差，服装通风性能低等问题。针对上述问题，设计出一款新款冬季户外长跑运动服。然后通过人体着装实验，以服用性能较好的B款冬季户外长跑运动服作为参照，对新款冬季户外长跑运动服进行主、客观热舒适性评价，结果表明：改良后的新款冬季户外长跑运动服热舒适性有所提高，胸部、背部、腋下的开口设计提高了服装整体的透气性，结构具有可取性。未来研究可以针对人体不同部位的热敏感度和出汗量，结合面料和结构进行研究，进一步提高冬季户外长跑运动服的服用性能。