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      飛鷹談睡袋2013版(嘔心瀝血技術貼)

      發布時間:2013-07-30

       

      首先感謝飛鷹分享這篇文章,這絕對是篇精深浩瀚的技術貼;讀完此貼,即使原來不懂睡袋的,估計也得成為半個睡袋專家;正所謂:“戶外一入深似海,從此都市是路人?!?/FONT>

      這篇文章,得到了臺灣‘老愛’的大力支持,給到我很多的參考資料和技術數據,在此表示感謝。

       

      1、 睡袋的形體(木乃伊、信封或是3D立體)
      2、 羽絨的品質
      3、 棉的品質及工藝
      4、 面料的輕量及透氣
      5、 尺寸、設計與保暖的關系
      6、 溫標的來源
      7、 睡袋溫標測試的發展歷史
      8、 保暖值的單位和意義(CLO和TOG)
      9、 各種測試方法介紹
      10、 關于睡袋溫標的補充
       

       

      1、 睡袋的形體


      睡袋的形體相對背包或帳篷而言要簡單得多,大家熟悉的就是木乃雙手伊和信封式,再加上混合形,還有現在中國消費者還幾乎沒有接觸過的3D立體形,總共也就是4種形體。


      木乃伊式:


      因為其完全是依據人體的形狀來設計,所以它可以在最輕的重量下達到最佳的保暖效果。但同時,它因為裹身的設計,使用者不能在里面隨心所欲的翻滾,也是最難受的一種。在對重量要求較高的活動中,幾乎都是它的身影。


      信封式(也稱‘媽咪形’):


      如同名字一樣,信封式是最簡單的一種睡袋,如同你家中的被子和褥子一樣,所不同的是已經縫在一起了。這種睡袋比較寬大,也可以完全打開來當一條被子來使用。因為其制作工藝簡單,所以單價也較低。在歐美,信封睡袋的市場占有量達到70%以上,很多自駕游或是在家里備用的都會選擇此類睡袋。


      混合形:


      混合的是木乃伊與信封式。它既不像木乃伊這么瘦身,也不是完全四方的信封形體,而是綜合了這兩種形狀的一種類似梯形結構的睡袋外形。有人批評這種形體四不象,既沒有木乃伊式的輕量,又沒有信封式的舒適,但不管怎樣,這類睡袋還是在市場上存在,盡管數量極少。


      3D立體形:


      這是一種新形體的睡袋,我不知道該如何稱呼它,國外有人叫它‘立式’,中國工廠有人叫它‘棺材睡袋’。對于這種新奇、陌生的形體,我想有必要多點兒文字來介紹。


      通常我們的睡袋,不論是木乃伊還是信封、亦或是混合形,都是上、下兩片組合而成,當兩邊都縫合起來后,人鉆進去會形成一個立體高度(使用者身體的厚度),你可以試著把兩張A4紙粘在一起,然后再放一棵玉米(模擬人)進去就會明白它的缺點。而3D立體睡袋是分為4片,除了上、下兩片以外,還有左、右兩片,它本身就是一個立體的形狀,上、下兩片按照人體的寬度來設計,左、右兩片按照人體的厚度來設計,所以使用時人的舒適感要遠高于普通的兩片縫合式的睡袋。3D立體睡袋,可以是木乃伊也可以是信封式的,但其上、下片的尺寸會小于普通睡袋尺寸卻增強很多舒適感。


      這種睡袋的優點在于最大的暖重比,即在最輕的重量下達到最好的保暖效果,同時具備最優的睡眠舒適度。但它的缺點,在于制作工藝復雜,單價很高,所以目前國內市場上鮮有此類形體的睡袋。
       

      2、羽絨的品質


      羽絨的蓬松度:


      很多國內戶外愛好者還不是很了解FP值。根據OUTDOOR INDUSTRY的測量,鵝絨的FP值大約是在650-850之間,而鴨絨則只有500-700之間。最近幾年,羽絨的蓬松度已經突破到1000,如MONTBELL和TNF都有這類產品推出,但是產量極小。事實上,高蓬松度的鵝絨最近幾年一直很不穩定,有時甚至很難買到900FP的產品,而鴨絨經由一些后整理的技術,蓬松度也得以提高,目前(2012年底數據)就我所知臺灣已經有公司推出750FP的鴨絨,但價格也極高。

      關于羽絨的各項數據,我想有必要讓大家簡單了解一下。各國都有自己的羽絨檢測標準,中國的GB,歐洲的EN,美國、日本……各有不同,即使你看到了某一個羽絨數據是真實的,你依然要知道它的檢測標準是什么,才能知道這種絨在某方面的好壞。舉例來說用同一種絨去檢測,中國的GB,檢測出的羽絨數據,蓬松度都很低,但是含絨量數據很高,所以國內羽絨行業都樂于用GB數據說話(原因是中國羽絨制品并不規定必須標注蓬松度,但要求必須標含絨量),而對于蓬松度較高的羽絨制品,則都樂于使用美國羽絨羽毛局的IDFL數據來講話,因為美標用的是蒸汽洪干法,相比歐標的滾桶干燥法的檢測而言,美標最終的檢測數據更大些。


      鵝絨與鴨絨在蓬松度上的差距,最主要的原因是禽體體型大小有關,較大的禽體絨朵也會比較大顆。在羽絨行業中,除了常規的含絨量、絨的成份、清潔度、蓬松度等需要測定以外,更嚴格的買家會規定絨朵的大小以及單顆絨朵中含有多少根絨絲,以保證品質。


      灰色與白色的絨,除了顏色不同以外,相當蓬松度的羽絨其保暖能力一樣。
      高蓬松度的羽絨往往要在歐洲才能買到,這是因為歐洲的禽類會養得比較久,所以羽絨在采收的時候生長的狀況比較好。
      美標的含絨量數值比較實在,像美標90%的絨就是90%的絨朵、10%的羽梗,但歐標則只有80.95%的絨朵。
      羽絨(DOWN)這個詞是專指禽體頸部以下至胸腹之間的絨毛,這也就是DOWN這個英文字指羽絨的由來。由于水禽這個部份的羽絨長期位于水下,有這樣的保暖需求,所以DOWN的保暖性和油脂都是禽類全身部分中最好的。

       


       
      羽絨質量和許多因素有關,包括禽體種類、禽類生長地區、羽絨采收季節、采收時禽類的年齡,這些都會影響羽絨的質量。


      最后,羽絨的保暖性能并不完全和羽絨本身的性能有關,很多時候也與它的設計有關。最近我在咨詢了國內眾多的大牌工廠以后,至今還沒有發現國內哪家工廠在計算羽絨填充量時,是使用精確的蓬漲空間與填充立方體積公式的,基本上都是以樣板師的經驗為準。這使我非常擔心,羽絨睡袋最大的價值就在于暖重比的優勢,如果立襯的高度根據設計經驗哪怕僅僅誤差0.5CM,那么一條睡袋在使用600FP羽絨填充物時,就可能浪費掉幾十克的重量!為了彌補這個缺失,我自己準備在下半年設計一個小程序,專門用于睡袋不同蓬松度的羽絨填充不同形狀時計算立襯高度。
      小貼士:世界上目前最貴的絨并不是1000FP的鵝絨,而是冰島雁鴨絨,目前2萬多人民幣每公斤,并且是有價無市。這種絨是環保產品,并不是直接在禽類身上采集來的,而是繁殖季節過后,雁鴨離窩才去收集的,據說全世界一年也就幾十公斤的產量,堪稱羽絨中的‘軟黃金’。

       

      牧高笛有款彩柔羽絨睡袋就采用了這種立襯工藝。

       


       

      3、 棉的品質及工藝


      棉,當然是化纖棉。睡袋產品與家寑不同,為了達到輕量、保暖和抗潮的性能,只能選擇化纖保溫棉。但是,同樣是滌綸纖維的保溫棉,也有著本質的不同,從制造行業來講,工廠通常會分為定型棉與散棉(也稱精梳棉)兩大類。從品牌角度而言,就多了去了,PRIMALOFT、新雪麗、THERMOLITE、THERMORE、THERMOPUFF、Climashield等等。雖然,這些都是滌綸產品。國人一直都對保溫棉了解極少,事實上,即便是睡袋加工廠,也對保溫棉了解不多,這也是相關信息很少被業界傳播的原因吧。


      定型棉與散棉的不同:


      很多睡袋工廠,為了降低成本,會選擇購買纖維紗的原料,自己買一臺梳棉機來梳理,然后用大的絎縫機加事先設置好的電腦程度來縫制睡袋。這種方式的最大優點就是最少的人工,最低的成本。但是,缺點也是顯而易見的,散棉在使用時,容易分布不均,容易在水洗(或不小心淋濕)后造成棉的粘連,散棉因為沒有定型容易被扯散······

      所以,散棉的睡袋在使用效果和使用壽命上,都很差。散棉睡袋,大多數都是使用大絎縫機直接縫制,一針扎透式的工藝,線縫處也容易散失溫度。在歐美,這類產品屬于超市型產品,甚至被拿了當作一次性產品使用。


      在國內,在很多網店中,極其低價的信封式睡袋,甚至一部分木乃伊式睡袋,都是用這種散棉+絎縫的產品。在江蘇某地,一個鎮上就有幾十家大大小小的這種睡袋廠,一條睡袋做出來最低的只需要20多元人民幣成本,價格低到恐怖。如果有朋友在網上4、5十元買到一條睡袋,別真的以為揀到大便宜了,先看看是哪種產品再說。


      為了能夠提升保溫棉的性能,從而開發出了定型棉,在棉與面料需要縫制的面上,用噴膠的方法把棉定型,這樣就不會造成跑棉的現象,也可以有效增強它的抗撕裂性能,這種噴膠的工藝當然也會有缺點,一會增加重量,二會讓棉的手感變得粗糙。所以,現在臺灣有些新的技術是用類似壓光的技術來解決這個問題。不管怎么,定型棉從保暖性、抗撕裂性、耐水洗等各方面的性能上,都要較散棉(精梳棉)來得好。同時,定型棉可以用分層縫制的方法,避免一針扎透式的漏風問題,如果想得到更好性能的睡袋產品,還可以有疊瓦式的工藝來選擇,只是價格更高而已。
      CLO值與手感的矛盾:


      一直以來,保溫棉如何提高 CLO值都是各廠商努力的方向,從而演變出各種不同各類的棉。從大體上來講,纖維本身的丹尼爾數、是否中空纖維、更強的支撐結構、多層疊加形成更多空氣層,是目前的主流方法。


      丹尼爾數,國內常稱為‘D數’(也有很多人叫‘丹數’),是表示9000米長度單位下纖維的克重。高D數的纖維,比如3D、4D、7D、8D,因其支撐力好,可以得到一個很好的蓬漲空間,但是,這種棉的手感很粗糙,睡眠觸感不好。

      較低D數的纖維,比如1D、0.8D纖維,可以得到很細膩的觸感,與少量高D數纖維混合,就可以得到既保暖又舒適的棉,PRIMALOFT ONE的棉就是這種類型的產品,再加上特殊的后處理工藝,使其成為國際上目前性能最優的棉之一。從理論上來講,有人提出過,如果保溫棉可以做到0.1D以下的纖維時,其暖重比就可以與羽絨相當,如果在技術上可以克服的話,將來這種棉就一定可以取代羽絨!


      很早的時候,杜邦后來賣給英威達公司的THERMOLITE棉,就已經使用了中空纖維,在單根纖維中間,還有孔徑,有4孔和7孔,它的優勢在于纖維內部依然可以鎖定靜止空氣層來達到更高的CLO值,但缺點也非常明顯,就是這種棉的D數無法突破3D以下,所以手感一直都不理想。


      要想達到理想的蓬松度,單靠化纖棉本身的支撐力是有限的,所以人們在解決這個問題上,開發出各種形態的棉。其中我認為最好的一種是螺旋狀的棉,類似于彈簧的效果,這種彈性纖維摻雜在其中,可以起到很好的支撐作用,達到更佳的蓬松度,從而取得更好的CLO值。
      我們常見的定型棉,其克重都是固定的。有些生產商只能生產20倍數的棉,比如100克、120克、140克、160克等等,因為其每一層的克重是20克,所以只能做到這樣。而有一些廠商,可以生產一些特殊規格的棉,比如PRIMALOFT就有133克的棉。

      這里涉及到一個多層疊加的工藝,每一層棉與棉之間,都會形成一個空隙,那么當我們的層數越多時,就會得到更好的一個保暖空間。大多數的定型棉,目前都還是20克/層,當少數一些棉廠可以生產制造10克/層的棉時,雖然它會消耗更多的制作時間和人力,但卻能取得相當棒的保暖性能,并且不增加重量,當然它的價格也是要更高昂一些。


      綜合來看,保溫棉中定型棉要比散棉的性能好很多,所以我們追求產品性能的話,基本可以忽略掉散棉類的睡袋。定型棉中,比較講究,睡袋是直接與人體接觸的產品,有些人喜歡裸睡的時候,觸感就尤其顯得重要。如何達到更細膩的觸感,如何在同樣重量下得到最高的保暖性,如何保持棉睡袋在使用或水洗后的不跑棉、保暖性不降低,都是需要在棉的原材料和結構上進行突破。


      各個品牌商在進行選擇時,也都會有不同的傾向。MHW、TNF傾向于保暖性與價格的選擇,采用一小部分1D纖維與3D纖維的混紡,再加上一部分的螺旋狀纖維,保持一個高性價比。MONTBELL在這方面是讓我比較佩服的品牌(雖然它是日本的),它采用了0.8D纖維表面與中間層7D左右纖維的混合,這樣可以達到更高的CLO值但同時又保持了舒適的觸感,并且,它與KAILAS一樣選擇的不抽真空運輸方式,保持棉的最佳狀態。KAILAS是選擇了0.8D的表面纖維,5D左右的內部纖維,加上部分的螺旋纖維,10克/層的多層疊加結構,不抽真空運輸。MONTBELL和KAILAS的棉在物性上都非常好,它們100克的棉與PRIMALOFT ONE的棉在CLO值上僅相差0.01,基本可以忽略差別,但價格與較之MHW、TNF的棉要貴出30%左右,尤其是在不抽真空運輸這種方式上。


      剛才我提到了不抽真空運輸,這個概念恐怕很少有朋友會了解,稍做一下了解。工廠在生產出保溫棉以后,要運送到加工生產商那里去,因為棉是拋貨,其運費極高,所以絕大部分品牌商都會選擇抽真空后運輸,以達到節省成本的目的。

       

      我們來舉個例子,如果從長三角運送一卷棉到珠三角地區,假設運輸距離是1300公里的話,如果你選擇不抽真空的方式,選擇最便宜的物流公司,它的運費都會貴過這卷棉本身的價格!

      當我們從生產線上,做好一卷50米的保溫棉時,如果它是150克重的定型棉,在原狀態下它可能需要3個人合抱的粗細,但抽完真空后,它會變成一個人可抱3卷棉。

      我自己曾抽檢過不同批次的5次棉,在抽真空24小時后放開與完全不抽真空的棉測試數據對比中,不抽真空的棉在CLO值與蓬松度上都要高出16-18%,那么這17%左右性能的提高與貴出一倍左右的價格,如何選擇,就是品牌商的智慧了。
       

      4、 面料的輕量及透氣


      沒有人愿意背著更重的裝備出行,在今天輕量化越來越普及的年代,睡袋產品,在填充物已經確定的情況下,想減輕重量,要么在結構上突破,要么在材料上選擇更輕。


      截止2013年,目前15D的面料已經普及化了,10D的超輕面料也已經有很多品牌在使用,7D的面料已經面市,日、韓目前正在攻克5D的超輕面料。其重量(平米克重)也從早期的40多克,到30多克,再到28克、25克、24克、22克,以于20克!

       

      曾見到睡袋測評的文章,號稱30D的面料已經是超輕產品,我想這應該是5年前的意識而不應該是現在的。


      在睡袋面料中,另一個不可忽視的重要因素是透氣性能。我們都很關注沖鋒衣的防水透氣性,但極少有人講睡袋的透氣性能。


      事實上,人體晚上睡覺時,也一樣有大量的濕汽從體表揮發出來,當我們身處一個低溫寒冷的環境時,會把睡袋的領脖處抽緊也防止冷空氣的灌入,如果面料的透氣性不好,必會導致睡袋內部的填充物受潮(這部分內容你看不見,無論是棉還是羽絨,都是會吸附這些濕汽)并導致保暖性降低。

      所以,當一些便宜的羽絨睡袋為了防止鉆絨而采用涂層面料時,你就要考慮它是否值得你出手了。很多品牌商用同樣制作羽絨服的面料來制作羽絨睡袋,認為是同樣的產品,其實是因為這些設計師并沒有親身用過睡袋的原因。便宜的羽絨面料全采用防絨涂層,在生產羽絨服時沒有太多問題,因為羽絨服是一種動態使用的產品,在使用時,人體濕汽會從領口、下擺、袖口處‘跑’出去,而羽絨睡袋則是一種靜態使用的產品,當寒冷環境下使用時,濕汽幾乎沒有‘出口可跑’,所以涂層羽絨面料因為其透氣性很低,是無法勝任這項工作的。歸納下來看,我們在購買睡袋時,最好是選擇內里壓光而不是涂層的羽絨面料制作的睡袋產品。
       

      5、尺寸、設計與保暖的關系


      睡袋尺寸:

       

      RAB的女款長度會比標準款的長度少15cm,而XL號的尺寸則是長度加15cm,中段周長加6%、腳部周長加2%。之前有網友問男女款睡袋差別為何?一般來說各家廠商對女款睡袋的不同設計包括:

       

      1.比較小的尺寸:在長度、內部寬度會因應女性體型而做的比較小。

       

      像MHW的Phantom15的男款R號適用身為6呎,肩腰腳部尺寸為60/56/38,而女款R號的尺寸為適用身為5呎5吋,肩腰腳部尺寸為56/56/38,在長度與內部尺寸上都小一號。


      2.增加填絨量:例如Marmot的Helium男女款尺寸相同但女款填絨比男款多了120克。


      3.不同的外型設計:這部份是考慮女性臀圍較寬,所以肩部至臀部的尺寸會縮小較少,Phantom15女款肩腰部尺寸同為56吋。而男性的肩部較寬所以肩部至臀部尺寸的縮小會比較多,像Phantom 15的男款肩部尺寸為60而腰部尺寸則減為56。

      請注意,雖然型號上有男女款之分,但這可沒有規定男生一定要用男款,女生一定要用女款,選擇適合你身材尺寸與需求的睡袋才是真正該考慮的重點,名稱上的男女款可沒有限定的意義。
       

      直式隔間:

       

      近幾年來像Marmot與GoLite也有推出了這種直式隔間的睡袋,這種直式隔間的用意是讓隔間內的羽絨能保持在適當的位置,不要像傳統的橫式隔間會有滑落兩側而影響保暖的可能。

      不過同為直式隔間,但我們卻可以看到各家廠商很明顯對于隔間配置的不同想法。


      像RAB的直式隔間位于睡袋上半身以及腳部,中間是以橫式隔間阻斷。這樣的設計主要是考慮上半身軀干與腳部是保暖需求大的位置,所以采用直式隔間,而中間的橫式隔間則是要阻斷直式橫間以免太長的直式隔間會讓羽絨移動而不能保持在重點位置。至于GoLite的部分則是采用睡袋上半部直式隔間,下半部橫式隔間的方式,其所考慮因素則是與RAB差不多。而Marmot就與前二者不同,它是采整條直通式的直式隔間,但側面的隔間型式型狀并非直條讓腳部的足窩能有足夠的空間與保暖。KAILAS的睡袋雖然在表面上看是采用了胸、腳部的直式隔間,但在內部還有看不到的先進技術,拐道式內部阻隔技術。
      當我們采用高蓬松羽絨(800FP以上)來制作睡袋時,面臨最大的設計問題就在于高蓬松羽絨的填充量比較少,它依靠的是羽絨自身的蓬松度來達到最好的暖重比,但遇到拍、壓、擠等外力時,羽絨容易在已經設定好的隔間內部竄動,當這條睡袋沒有回復到原始狀態之前,被拍、壓過的部位就會因缺少甚至沒有羽絨而變得不保暖。


      有人問,那只需要增加隔間立襯的數量,減小隔間的大小不就可以這個問題了嗎?

      沒錯,你想到了關鍵點,但問題依然存在,一是太多的立襯做法會增加整體重量,這就違背了高蓬松羽絨睡袋的設計初衷,即最好的暖重比。二是當你設計更多的車縫立襯時,在生產工藝上中間部分就會無法充絨。


      拐道式內部阻隔技術,在較大的隔間設計位置內部,再增加少量的重疊但不縫死的立襯面,這樣就可以保證在生產工藝上的實現,以期用最小的重量,達到最小隔間的目的。雖然這種做法在幾年前也有歐美的品牌嘗試過,但因其復雜的工藝和高昂的加工費用而沒有得到廣泛應用。
       

      隔間高度(立襯高度):


      隔間高度為何有所不同?因為隔間高度能讓羽絨可以向外伸展,而不是大小的隔間高度設計出不同的隔間空間大小。

      一個填500克羽絨的睡袋所需的隔間空間就比填1000克羽絨的睡袋要小。
      隔間大小的設定是根據羽絨的含絨量和蓬松度來定的。簡單來說500克600FP的羽絨所需的隔間高度會比500克800FP來得小,這是因為800FP的羽絨有著比600FP羽絨更高的蓬漲能力。
      講了這么多隔間高度,如果你還不清楚它是什么的話,我再詳細說明一下。

      羽絨睡袋在依靠羽絨自身的蓬漲能力而達到保暖效果的設計時,

      有兩種做法,一種是立襯工藝,在上、下布的面料兩側,用兩塊帶有彈性(也有廠商是使用無彈性)的襯布縫合,使得這個區域類似一個小盒子的形狀,這樣,羽絨在蓬松起來后,自然而然的將這個區域撐飽滿。優點是保暖效果最好,缺點是價格較貴。


      另有一些羽絨睡袋并沒有設計立襯隔間,只是把上、下兩塊面料直接車縫在一起,靠羽絨在布料中間部位的蓬漲起來達到保暖效果,這種工藝在線縫位置容易散失熱量,通常只適用于超輕的春夏季羽絨睡袋。優點是價格便宜。
      很多時間,隔間設計的設計也會被美國的睡袋小廠用來做為溫標的參考。


      隔間的內外差:

       

      隔間內外差的定義是測量睡袋內部周長與外部周長的差距。為何要有不同的剪裁,因為這和衣服一樣睡袋也要有L、M與S號不同的尺寸以符合不同身材的使用者。隔間內外差的大小不只與填充量有關還和羽絨的質量相關。例如一顆填充500克600FP的睡袋,隔間尺寸一定會比填充500克800FP羽絨的來的小,而這同樣也適用于羽絨羽梗比不同的羽絨上。
       

      不同隔間內的羽絨填充量:

       

      不同部位的隔間會因保暖需求不同而有不同的填絨量,例如上半部肝與下肢部位的隔間內就會有不同的填絨量。 
       

      6、溫標的來源


      長久以來關于睡袋的溫
      標一直是個很具爭議的問題,原因在于影響它的變量實在太多----從睡袋廠商對產品的適溫認定、睡袋本身的設計、使用的環境、使用者本身的體質、實地使用的狀況.......等等,有太多因素可能會讓使用者說:‘這睡袋并不能達到它溫標的保暖能力!’
      我們回頭再想想,這睡袋的溫標究竟是如何產生的呢?適溫代表了什么意義?更進一步來看,不同的適溫測試方法和溫標產生的差異有多少?在睡袋上小小的一張溫標,在數字的后面可是有想不到的學問存在。
      在人、睡袋和環境的交互作用和影響中,希望后面這些內容讓你可以更了解溫標測量和依據,也能明白更多的戶外科學,當你在選擇睡袋時,溫標對你來說將會有更多不同的意義。


      一、睡眠背后的科學:

       

      1.人體的熱平衡:

       

      人們對于周遭環境感覺到舒適的程度,是由人體的生理機能來決定,而且因人而異并有所不同。當人體經由新陳代謝產生熱能讓我們覺得溫暖時是因為我們身體所產生的熱量大于或等于流失的熱能(給周圍環境)。


      2.熱流失的途徑:

       

      人體的熱能會經由傳導Coduction、對流Covection、輻射Radiation、蒸發Evaporation等方式流失,在睡眠系統中最主要的熱流失方式則是傳導和對流。


      3.睡眠系統中的熱平衡公式:

       

      人體的熱平衡方程式:S=M±R±C-E

       

      S:體內蓄熱
      C:人體依對流所接受或散失之熱
      M:人體生熱
      E:人體由蒸發所散失之熱
      R:人體由周圍輻射所接受或散失之熱


      當S 接近0 值時,人體感覺舒適,此時熱平衡方程式為:M±R ± C-E=0

      當S 為負值時,人體感覺寒冷,此時熱平衡方程式為:M±R±CE<0

      當S 為正值時,人體感覺暖和,此時熱平衡方程式為:M±R±C-  E>0

       

      而一個舒適的睡眠系統可以由一個簡化的公式來說明其中的熱平衡:

       

      人體產生的熱能=經由傳導、對流、輻射、蒸發所失去的熱能


      4.睡眠系統中的熱流失途徑:

       

      ①傳導Coduction:傳導簡單來說就是固體和固體間的熱流動,也就是當物體在接觸時熱能會由溫度高的流向溫度低的,而在睡眠系統中傳導的主要作用方式是人體和冰冷的地面接觸,這部份可以由使用睡墊來減少。


      ②對流Covection:對流是指液體或氣體通過循環流動使溫度趨于均勻的過程,這是因為不同的溫度導致引起系統的密度差造成對流,對流傳導因為牽扯到動力過程,所以比直接傳導迅速。在睡眠系統中,對流主要藉由睡袋結構中所留住的暖空氣(被人體加熱的)來減少其影響,這是因為空氣是熱的不良導體(導熱性低)的原故。


      ③輻射Radiation:只占很小的部份


      ④蒸發Evaporation:流汗是蒸發的主要作用方式但在氣溫低時影響性很小。


      ⑤呼吸:Respiration:氣溫低時呼吸所造成的熱流失會比較明顯。

      5.影響人體產生熱量的生理因素:

       

      首先,大家要明白睡袋只有保留人體產生熱能的功用,也就是說只有人才能產生保持溫暖的能量。接下來我們得了解的是每個不同個體(個人)和不同狀況產生熱能的差異性。最后我們一定要注意的是,所有適溫測試的方法都是以一個〞標準"的人體設定做為實驗的基礎,只是在現實中是很難會有這樣的一個"標準的人"存在的。


      一般來說一個睡眠中的人經由新陳代謝大約能產生75-100瓦的熱能,而以這個平均值來換算至每平方公尺截面積上的熱能則大約是介于47-55W/m2。


      至于要談到人體的新陳代謝則是一個非常復雜的課題,其中牽涉了體脂肪、年齡和性別,以下就這幾項主要響影因素來詳細說明:

       

      ①胖瘦: 胖的人總是說他們的新陳代謝很慢,更正確的來說應該是他們吃的比他們燃繞的熱能多。至于瘦的人則有比較平衡的新陳代謝,他們所吃的和他們所燃燒熱能一樣多。體脂肪對在吸收量少于燃燒量時會有重要影響,因為登山健行時常會發生你吃的比你耗費的能量少,極地或探險時更得常面對不可能吸收到所耗費的能量需求(這就是為什么經常會看到登山周期內,登山者會瘦下來的原因),而胖的人可以藉由燃燒自身的體脂肪得到能量。

      另外,胖的人也因為體脂肪而多了一層天然的熱絕緣層,所以胖的人比較不怕冷這句話是真的。


      ②性別: 女性通常比男性怕冷,以EN13537法為例,女性的標準舒適溫標要比男性高2--5度C。
      ③年齡: 新陳代謝也和年齡有關,年紀大的人所能產生的熱能比較少因此比年紀輕的人怕冷。

      實際上來說,16-25歲的人新陳代謝率最高,而身體產生熱能越多越不會覺得冷,一個年輕的男性可能的舒適溫度會比年紀大的人低上5度C。至于小孩特別是年紀越小的,因為身體控制熱能的機制還未發育完成,他們的新陳代謝會隨著成長的減慢,也因為這個原因,小孩的適溫定義會特別的困難。
      ④生活型態: 以往的睡袋溫標調查主要傾向于士兵、向導與探險家之類的人們,而這些人往往是18-40歲的男性,有著豐富的戶外經驗且長期處于戶外。只不過現在的人往往是住在有暖氣的房子和辦公室、交通有車輛代步,這樣的生活方式也讓人體對抗寒冷的能力減弱。
      ⑤經驗: 戶外的睡眠經驗同樣也影響了溫標,對于裝備的經驗和熟悉程度能助睡眠系統有更好的表現,所以新手往往會比老手覺得冷。
      ⑥體能的強健度: 如果一個習于久坐的人要進行一次戶外的艱辛旅程,他們很快就會覺得疲倦,而精疲力竭造成的熱流失代表著你會開始覺得冷,當他們停止運動,不強健的人會比強的人覺得更冷。


      6.關于溫標的基本定義:

       

      因為睡眠系統要有足夠的保暖能力留住人體的熱能才能感到溫暖,所以溫標就代表睡袋可以提供保暖能力的參考值,以下是一些溫標定義的說明,但是要注意,這定義會因各個測試方法有所不同:

       

      Comfort Temperature(舒適溫度):這是指使用者使用這顆睡袋時可以有著整晚舒適睡眠的適溫范圍,通常位于舒適上下限溫標之間。


      Upper Limit of Temperature(舒適上限溫度):這是指使用者使用這顆睡袋時可以在睡眠時不會大量流汗的最高溫度,通常設定的睡袋使用狀況是拉鏈打開、手臂伸出袋外以及帽兜不束緊。
      Lower Limit of Temperature(舒適下限溫度):這是指使用者可以使用這顆睡袋睡眠八小時而不會冷醒的最低溫度。


      Extreme Temperature(極限溫度):這是指使用者使用這條睡袋而不會失溫的最低溫度。這個標示的狀況比較復雜,但通常是指在六小時的不舒適睡眠后仍能不讓使用者的核心溫度(Core Temperature)達到危險的程度。


      7.商業與現實間的問題:

       

      這些溫標的最主要問題就是它們都是以一位年輕而強健的男性做為基礎,而不是一位登山的新手。再者,這些溫標定義往往是指使用者穿著衣服,像是高山攀登所穿的內衣。
       

      7、睡袋溫標測試的發展歷史


      這段得從睡袋溫標測試的發展歷史開始說起。在此我先做個引言,在開頭部份曾提到,適溫是受到使用者、睡袋和環境因素的交互響,而測試的發展過程也是從主觀的使用者感覺到客觀的材質的保暖力測試,最后則是綜合人、睡袋與受控制環境的測試。


      1.溫標的起源:

       

      自1930年代起歐洲的登山健行開始風行,也讓歐洲的戶外裝備制造業開始興盛。而隨著睡袋逐漸成為一項普及性的商品時,裝備品牌商也開始在睡袋上使用消費者可以了解的標示提供他們在選購時做為參考。起初在睡袋上僅有如summer、3 season或winter這樣的溫標,接下來隨著裝備零售業的快速發展,溫標也開始變成一個粗略的數值,這個數值代表著睡袋可以使用的最低環境溫度。直到最近,一些品牌開始在溫標上標示二個數值,分別代表個舒適溫標和極限溫標。所謂舒適溫標是指用者可以有好的睡眠最低溫度,而極限溫標則代表著在求生狀況時可以使用的最低溫度。


      2.適溫測試的發展歷程:

       

      ①戶外測試方法: 最初的睡袋溫標測試模型是建立在那些常常進行戶外活動的人們身上,基本上這些人是戶外活動的行家或老手。這些人們會把睡袋帶去進行數周的戶外活動后把本身對于這睡袋使用的溫標意見告知品牌商做為舒適與極限溫度標示的參考依據。
      ②織品測試方法: 在前面曾提到:睡袋只有保留人體熱能的能力,因此以科學的方法來測試睡袋的保暖力,就可以把溫標從僅僅依據主觀的感覺轉而成為材質保暖能力的科學數據。從1930年代以來,布料的熱阻抗測試就被普遍使用在服裝的保暖性表現上。而隨著睡袋工業的發展,許多品牌的睡袋開始進行這項測試以了解不同材質的保暖性,而這項測試不但便宜而且簡單,只需要一塊35平方公分的表布和保暖材質就可以進行測試。
      ③保暖單位值:有了織品保暖值的測量,接下來1941美國科學家創造了一個保暖值的標準測量單位─Clo,這是一個標準的商業絕緣能力單位,在SI公制系統下的測量,熱導率的基本單位是㎡K /W,詳細介紹如下。


      Clo的定義:21℃室溫、相對濕度50﹪、氣流10cm/s的環境下,穿著者感覺舒適、并保持其體表溫度為33℃時,該穿著服裝的保暖值為 1Clo,若換算為代謝熱量1Clo約為50 Kcal/㎡/ hr或為58.15 W/㎡/ hr。


      科學家發現Clo這個數值難以解釋而且不科學,因此在英國的Shirley研究機構開發出一種容易遵循的保溫單位值-Tog。Tog在1960年代被公布,而且成為BS4745法的標準單位,所以BS4745法又被稱為Tog測試。


      Clo和Tog的換算:

       

      1 tog=0.1m2K/W=0.645 Clo

      1 Clo=0.155m2K/W=1.550tog

       

      文章說到這,有個重點要說明,最初的戶外測試是全憑個人感受所產生的結果并不科學,因為戶外測試方法雖然以戶外使用者(人)做為評估基礎,但測試者的身上卻沒有配備溫度計或實驗日志以記錄下使用時的實際溫度,缺少了這些科學數據也就降低了測試結果的準確性。

      所以接下來溫標測量的發展就是以精確的科學方法來測量睡袋保暖值,只不過用材質測試得出的數值卻是全然的忽略了使用者的因素。所以總結來說這二種測試各有其優缺點,而如何結合二者也成為未來測試發展的重要方向。


      ④可控制的環境:在經過人和材質的測試發展后,接下來就是對于最后一個變量─「環境」的控制了。對一個向導來說為科學家記錄下數據是件難事,而且對科學家來說還同時要有溫度、風速、濕度、服裝等資料做為比較參考,所以制造一個可以控制溫度、濕度的環境成為一個合乎邏輯的手段。第一步,研究人員找了一個低溫且能控制濕度的地方,讓研究人員用不同睡袋來過夜,之后研人員就可以把織品的保暖值與研究人員實際的舒適感知制成圖表。

      第二步是在實驗室中建立一個可控制的氣候環境,以研究不同溫、濕度和更精確的空氣流動。
      ⑤熱顯像:1980年代,隨著計算機的發展,創造了非常適合實驗使用的熱顯像攝影。不但讓人體在睡袋內的熱能狀況分布可以顯示出來,更可以讓品牌商對于睡袋的設計進行改進。


      ⑥計算機化的數據收集:這點沒什么好補充的,如有興趣請在網上搜索。
      ⑦加熱器: 接下來溫標測試發展跨出了重要的一步,就是科學家制造出了一個可以模擬睡眠中人體熱輸出的加(發)熱機器。加熱器的出現也代表了溫標測試開始進入結合人體(發熱模擬)以及材質表現(熱阻)的共同測試階段,再加上可控制環境的實驗室,可以說人、材質和環境三項要素同時被加入了溫標測試中。


      每個加熱器都有著加熱裝備和體表溫度偵測器可以仿真和測量新陳代謝的熱輸出。加熱器讓研究者可以控制表面熱能的輸出,而且這個機器也不像真人會厭煩或抱怨在身體裝置了溫度計,在一個驗實室中加熱器的可以測量或控制以下的項目有以下幾項:

       

      ⑴環境溫度
      ⑵環境濕度
      ⑶加熱器熱能輸出
      ⑷加熱器表面面積
      ⑸地面保暖值
      ⑹加熱器表面溫度


      在最初的加熱器為了要能放入睡袋內所以設計成筒狀外型,而接下來的改進是把外型做成人體的形狀,而且在身體的各部位都加上加熱器與感應器可以更加符合實際使用的狀況,這也就是之后的假人測試。


      ⑧美國陸軍的機密: 簡單來說就是從二次大戰就展開服裝和睡袋的研究。


      ⑨Copperman假人的公開: 1980年堪薩斯州立大學的McColough博士提出了一個使用假人(這個假人正如其名,因為它是銅copper做成的)來測試戶外服裝和睡袋的方法,而TNF也成為了第一個使用這個方法來測試它們睡袋適溫的品牌。


      早期的copper假人測試很快的在戶外業界造成爭議,而大部份的廠商仍是進行著傳統的戶外與織品測試,接下來的15年中戶外品牌也大都對假人測試采否定的態度,但研究人員仍是持續改進著假人的準確性。


      ⑩假人測試的新發展: 假人測試在歐洲戶外工業的突破來自于德國研究機構,他們創造出全身分為15個區域的假人─Charlie,這也是第一個被戶外業界接受的假人,而很快的法國的研究機構也發展出了更好的假人名叫MARTIN。而在90年代中期,由于假人測試的快速發展,法國便創造出第一個依假人測試所得出的熱阻和適溫關聯的標準G08-013。至于另外二個研究機構Hohenstein和IFTH聯合協調出的標準日后發展成為EN13537,而Charlie也成為EN標準的測試假人。
       

      3.EMPA的新研究:

       

      ①會流汗的假人設計:瑞士的研究機構EMPA研發出了會流汗的假人軀體以測量睡袋內人的流汗和凝結(反潮)現像。1996年他們測量了化纖和羽絨睡袋上的影響,在低溫時,流汗讓睡袋內反潮,這讓羽絨睡袋的保暖能力大大降低,而對于化纖睡袋內反潮的影響則雖然較低但仍相當明顯。
      EMPA也發展出非常復雜可模擬人體運動狀況的假人以研究和測量流汗和多點的皮膚溫度。在2001年所發展出的一系列的假人,包括SAM(Sweating AgileManikin),這是一個可以摸擬各種運動狀況─走路、坐著、站著和睡眠狀況熱輸出的假人。SAM假人非常先進,甚至可以直接依熱影像來仿真產生人體處在不同運動狀況的表面溫度,而SAM所在的實驗室則可以模各式的天候狀況,而目前也被瑞士軍方和數個織品品牌商所采用。
      ②睡眠系統:戶外的睡眠系統不只有睡袋而已,這其中還包括了睡墊、睡袋以及使用者所穿著的衣物和襪子,甚至是露宿袋和帳篷,這同樣也會影響著睡袋溫標的表現。也因此EMPA采用了一套研究計劃針對睡眠系統中的各個組件的保暖性,瑞士軍方是第一個采用這個研究計劃的,Mammut則是另一個。

      4.世界上目前主要的測試標準:

       

      BS4745-1984

      ISO5085

      EN30192

      ASTM F1720-96

      G08-013

      EN13537

       

      目前來說,歐美很多的主流品牌使用的測試標準是EN13537。以上各種檢測標準,當你可以在睡袋的包裝袋、說明書或網站上查詢到這些字樣時,你也就知道了這條睡袋的溫標檢測方法。


      小結:

       

      一個睡眠系統中最重要的因素包括了人(使用者)、睡眠裝備和環境,而這三個因素也持續的交互響著。


      溫標測試最初的研究是以人為基礎但主要是依據"感覺"而缺乏科學的測量,所以接下來的發展轉為測量材質的保暖性(熱阻),但只測量材質沒有加上人的因素卻只能得出一個理想化的結果。

      最后為了能夠得到更精確的測量結果,就得把這些因素同時加入測試中這也就是現代適溫測量的基本概念。在介紹完了測試方法的發展,接下來的文章,我們將說明目前主要的幾種各種測試方法以及保暖值測試結果是如何換算為適溫,也就是適溫模型的概念。


      在這部份的最后我還是做個提醒。如同文前所言,即使是用科學的方法也無法完全測量實際使用時的變量影響,尤其是像戶外活動時的環境和人體狀況。雖然這些年來的測量方法的發展就是要盡力達到其精確性,但由保暖力(熱阻)換算為溫標的模型仍有其局限性,所以溫標值雖有其參考性但請不要當做絕對或唯一的溫標依據。


      在下部份中,我們將由「保暖值」開始說起,介紹用來測量保暖值的單位和意義。接下來則是要詳細介紹目前主要的織品與假人保暖值測試方法,讓大家能明白各種測試的設定條件與測試結果,最后是如何以保暖值來換算溫標也就是「舒適模型」。在本篇的最后則是要看看,以假人測試所推算出的溫標模型與真人測試(不過真人仍是處在實驗室內)所得到的結果會有多少的差距。
       

      8、保暖值的單位和意義


      1.保暖值的意義:

       

      要了解保暖值之前我們得先了解熱導率。所謂「熱導率」是用來度量材料傳導熱量的能力,熱導率愈高,熱量在該材料內的損耗就越少。


      ★「熱導率」定義為單位截面、長度的材料在單位溫差下和單位時間內直接傳導的熱量,公制單位是瓦W/mK的,通常用K表或λ來表示熱導率。


      ★「熱導系數」,單位是W/m2.K,在系統中這個值通常被稱為總傳熱系數(OHTC);和熱導率相對的是「熱阻率」,用來表示材料阻止熱量在某方向上傳導的能力,熱阻系數的單位是m K/W 熱導率(K表值)和熱阻率互為倒數,而「熱阻值」(R)和「熱導系數」(U值)互為倒數。


      而這兩組量之間的差別在于,熱導率/熱阻率描述的是材料在某一方向(一維)上的特性,而熱阻值/熱導系數描述的是單位面積上,一定條件下通過的熱量。


      在了解熱傳導和熱阻后,我們就可以進一步了解材質的保溫(暖)性與材料的導熱性有關,使用導熱系數λ表示,單位是W/m?℃,其值愈小表示材料導熱性越低,絕熱性或保暖性愈高??諝獾臒釋院軔K,所以在空氣不流動的情況下,織物中的空氣愈多,保溫性愈好;另外,水的導熱系數較大,故隨著纖維回潮率(濕)提高,紡織材料的導熱系數將增大。


      要用熱阻R(m?℃/W)或絕熱率(保溫率)表示紡織材料的絕熱性,就是在熱板上,測量維持熱板恒溫所需熱量,若維持裸板恒溫所需單位時間內熱量為Q0,包覆織物時為Q1,則絕熱率T為: T=Q0-Q1/Q0×100(%) 。

       

      從這個公式我們可知紡織材料的絕熱率與試樣厚度有關─厚度愈厚,單位時間內散失的熱量愈少,絕熱率就愈大。此外還有使用熱奧姆(m2?℃/W)表示熱阻,指溫度差為1℃時,熱能以每平方米1瓦特的速率通過,即表示為一個熱阻單位。


      2.CLO值:

       

      Clo的定義:21℃室溫、相對濕度50%、氣流10cm/s的環境下,一個人靜坐時感到清爽舒適的狀態下感覺舒適并保持其體表溫度為33℃時,則該穿著服裝的保暖值為 1clo,若換算為截面積1Clo=0.155m2 K/W,若換算代謝熱量1clo約為50 Kcal /㎡/ hr或為58.15 W/㎡/ hr。


      clo值是用來表示織物隔熱性能,也就是由皮膚表面到衣服外表之熱阻抗單位。

      而看到了clo值你是不會覺得和標示睡墊保暖能力的R值嗎似曾相認?

      重新來回憶一下熱阻值R的定義----在指定的溫度下,某種材料在單位面積上阻止熱量穿過的能力。

       

      材料的R值越高,就越適合作為保溫材料。而連續的絕熱材料的R值可以相加(就是說二個睡墊迭在一起保暖力會增加),而R值同樣和材料厚度具有線性關系。熱阻值R常被用在建筑工程中,用來評價材料或者系統的相對保溫能力。而clo值通常用來表示"服裝"的熱阻值,它和穿著此種服裝的人在給定的條件下的舒適程度相關。

      clo大致上相當于R值的1.136倍。而Clo值和R值的單位相同,但是Clo值和人體的舒適程度相關。


      3.TOG值:

       

      Tog在1960年代被公布,clo和Tog的換算如下:

      1 tog=0.1m2 K/W=0.645 clo

      1 clo=0.155m2 K/W=1.550 tog

       

      4.各材質的clo值:

       

      棉:0.04

      美利諾羊毛:0.08

      Polartec CLASSIC 100,200,300:0.16

      Polarguard 3D:0.63

      Exceloft:0.68

      Polarguard Delta:0.68

      Climashield HL:0.68

      羽絨(550 fill):0.7

      Primaloft ECO:0.74

      Primaloft Sport:0.73(新款為0.79)

      Climashield Combat:0.79

      Climashield XP:0.82

      Primaloft One:0.84(新款為0.92)

      羽絨(850+FP):2.53

       

      以上的單位是材質1oz/平方碼的保暖值,簡單來說其值越大保暖性越好,不過這是材質是干的時候。這個表的功能之一就是如果你知道你保暖服裝或睡袋保暖材質的單位重量,那你便可以算出整件服裝或睡袋的保暖總值。我們可以看出來在單位重量相同時化纖材質以Primaloft one保暖度最佳,不過和850FP的羽絨還有很遠的差距。 
       

      9、各種測試方法介紹


      在實驗室中測量材質熱阻值可以追溯至1930年代,測量的方法有許多種,以下只介紹其中主要的二種。


      1.BS4085-1984:

       

      這個從1960年代開始的測試也被常稱為Tog測試,而它會廣為人知則是因為很多寢具使用它做為被子或床墊的保暖標示。


      測試方法:把一個布料或保暖填充材質被放置在一個加熱板上,而整組的測試儀器則放在一個有風扇的柜子中,這些風扇可以確保有足夠的空氣流通也避免樣品受到外界氣流的影響。


      當一個圓形、直徑33公分的樣品被金屬板加熱后,材質二面的溫度就會被溫差電偶記錄下來,本測試最長可以進行三個小時的加熱,材質熱阻的計算是基于金屬板加熱的區域以及材質二側的表面溫度,最終測試結果則被換為Tog或m2 K/W。
       

      2.ISO5085-1989與ISO5085-1990:

       

      ISO的測試有二種方法,第一部份是針對低熱阻的材質─最高到0.2m2 K/W或是0.4m2 K/W但厚度低于2公分,這部份的測試方法和BS4085法十分相似。


      第二部份則是針對較厚且具有較高的熱阻值的材質─介于0.2-2m2 K/W之間,而睡袋大都是落在這個區間。本試測需要在一個受控制的環境或柜子內,樣本大小為60X45公分,置于加熱板上至少四小時以達到一個穩定的溫度后再測量需要輸入維持固定溫度的熱量。這個模型所計算的是材質與環境的溫度差以及加熱板加熱面積的熱阻值。
       

      3.舒適模型(Comfort Model):

       

      前文說過材質測試只是一個理想值,對于睡袋來說也不能測試出外型和隔間設計所造成的影響,也因此材質測試的熱阻值必需再加上真人測試的結果才能得到一個能符合實際的適溫換算,這也就是(熱)舒適模型。


      最早的舒適模型是由英國的利茲大學發展出來的,它不但是最早的模型也廣泛的被英國睡袋品牌商所采用,利茲舒適模型數值請參閱原文的附表。在表中可以看到,每個保暖值都有對應的適溫,舉例來1.0 m2K/W的熱阻值(等于10Tog或6.5clo) 相對應就是-10度C的適溫。

      在此要說明,(熱)舒適模型在睡袋溫標中是一個很重要的部份,因為它代表了各個標準如何把測試得出的保暖性(熱阻結果clo、tog值等)導入,經由模型換算成建議的適溫值,而各個適溫模型的不同也就造成各個標準在相同保暖值換算的溫標差距。


      舉例來說,假設一個睡袋經測試得出熱阻值為1.0 m2 K/W(等于10Tog或6.5Clo),那依各標準所換算出的舒適溫度如下:

       

      EN13537舒適溫度:  +2度C

      NF G08-013:         -3度C

      EN13537舒適下限:  -4度C

      Thelma舒適模型:     -10度C

      利茲舒適模型:        -11度C

      美國廠商標示:        -16度C

       

      我們可以看出同一個保暖值卻因為不同模型的換算,會產生從+2度C到-16度C的適溫差距,相對而言EN13537的數據還比較保守一些,會更貼近中國人對耐寒的要求。 
       

      下面我們再來看看整條睡袋的測試方法。


      1.ASTM F1720:

       

      ASTM F1720是美國的國家標準,以下部份內容是以ASTM F1720最新資料來介紹和補充


      ①測量方法概述:

       

      ⑴把全身都沒有穿著任何服飾,體表溫度恒定為32度C的銅制假人,放入一個完全膨漲的睡袋內。
      ⑵睡袋的帽兜收緊至只留下約5公分的空隙,模擬實際使用時能讓使用者呼吸的大小。
      ⑶實驗室環境設定為溫度不高于22度C、濕度30-70%、風速0.3公尺/秒。
      ⑷在熱能輸入假人30分鐘后,測量假人所需要輸入以保持體表溫度的熱量(這被視為等同假人的熱流失量)。


      ②保暖值換算:

       

      ASTM F1720法把測量所得到的輸入熱量換算成clo值,而依ASTM F1720法的舒適模型,0.1個單位的clo值換算后等于1度F的溫標,舉例來說,一顆7clo和8clo的睡袋適溫差距就是10度F。
      為了讓大家可以更容易了解的clo單位的保暖能力,以下用舉例的方式來和大家說明。一件厚重的羊毛衣最多有1clo的保暖值,而一個基本的三季的三層沖鋒衣則大約有1.5-2clo的保暖值,三季的輕量quilts款式睡袋約有2.5-4clo的保暖值,而一般木乃伊型的三季睡袋則有4-7clo的保暖值,至于一顆冬季睡袋加上穿著保暖衣、睡墊以及抗風的遮蔽所可以達到8以上的clo保暖值。


      ③對于ASTM F1720測試方法的質疑:

       

      根據堪薩斯州立大學織品實驗室指出三個會造成ASTM F1720法在測量上產生誤差的主要原因包括:

       

      ⑴  操作的錯誤。
      (2)使用儀器的不同。
      ⑶睡袋樣本的構造和材質。


      雖然堪薩斯州立大學織品實驗室強調建立起實驗室標準操作規范可以減少實驗中變量的發生,但是在睡袋樣本這項的變量卻往往提高了測試結果的不確定性,最終讓ASTM F1720法的測量更困難而且更昂貴。


      織品實驗室人員提到,即使樣品只有5%的誤差也會造成測試結果產生明顯不同。舉例來說,在5%的誤差下,一顆保暖值7clo的睡袋實際上可能是位在6.7至7.4clo這個范圍區間。而再把clo直換算為適溫后,這顆睡袋的適溫誤差會是在12-19度F間,其中那個數字才是正確的?或是品牌商會標示在產品上的會是那一個適溫數字?雖然品牌商不會誤報在統計學上誤差范圍外的數字,但是他們標示的數字可能會選擇在誤差范圍內對他們最有利的。


      ④改進方法:

       

      ⑴制做商是有可能提供一條填充量較多的睡袋做為測試樣品以得到比較好的適溫測試結果,所以針對目前只以一個樣品做三次測試,廠商應該改為至少以三個同款樣品進行測試并公布在誤差范圍內得到的結果。至于更進一步的樣品改善方式應該是不再由品牌商直接提供樣本,而是讓獨立的第三方檢測機構在商場隨機抽出三個樣本來做測試會更好。


      ⑵廠商應該公布三個樣品在統計學上的溫標誤差范圍,例來說就是一個睡袋的溫標上應為12/19度F如此比較適當。
       

      ⑤附注:

       

      很多品牌商不明白,用一個樣品來進行三次測試所得到的結果絕不能指出溫標中的差異性和錯誤,事實上,它只能測量出適溫實驗方法中的變量,而這變量反映在溫標中對消費者來說幾乎是無意義的。


      一些ASTM F1720標準委員會的成員希望把睡袋溫標改為睡袋保暖效能,舉例來說以clo/kg.clo/cm或保暖/重量.保暖/膨脹高度做為標示,如此一來可以讓消費者選購時有更明確的資料可以參考。很不幸的,在中國,很多品牌商不愿提供更多的信息是因為他們自己也不知道,或者他們認為消費者是笨的、不懂的,所以不愿意提供這些信息讓消費者比較和參考。 以至現在我們的消費者在選擇睡袋時,只能人云亦云,去聽別人的使用經驗,卻忽略了不同人的個體差異在同一條睡袋使用時的差別。
       

      *所謂完全膨脹是指要把睡袋完全攤開24小時后再進行測試。
      *目前已經有一些國外廠商開始以clo值的方法做為保暖度標示。 
       

      2.G08-013 1994:

       

      這個法國標準是歐洲假人測試的原型,同時也是第一個定義舒適和極限溫度的熱阻適溫模型,同時也是第一個區分新手和老手不同溫標的測試。
      Comfort temperature:一個新手不會覺得不舒適,甚至不會有局部覺得冷。
      Limit of comfort temperature:一個老手不會覺得熱或冷,而一位新手可能會覺得有些不舒適。
      Extreme temperature:老手會覺得冷,而沒有經過考驗的受測者有在睡眠后段的數小時則有失溫的危險。
      G08-013和美國的ASTM F1720法很相似,不同的是法國的測試假人有穿著長袖內衣褲和襪子并且躺在一個睡墊上。至于G08-013的熱阻與適溫換算模型則和EN13537相似,但適溫值比起EN13537低上大約5度C。
       

      Thelma(SINTEF)假人測試:

       

      1.測試方法:

       

      這個測試的重要性在于它是第一個被北歐市場廣泛接受的假人測試。它在低舒適性的計算與ISO11076低溫環境評估相同。
      SINTEF測試方法是一個裸體(沒有穿著任何服飾)的假人被放入測試樣本的睡袋中,睡袋下則是一個1公分厚的睡墊,而整個睡眠系統則是位在實驗室中一張只有金屬骨架的行軍床上。
      假人被加熱到表面能保持穩定的34度C,當所有的讀數都達到穩定時,把三十分鐘內身體二十個部份所需的保持表面溫度的加熱能量進行取樣,最后這個取樣的平均值被舒適模型換算為不同的睡袋的適溫值。


      2.SINTEF真人與假人測試的結果與比較:

       

      1997年SINTEF在實驗室中也進行了一連串的真人實驗,這是為了對根據ISO11079所建立的舒適模型進行評估。
      他們選擇7條不同保暖值的睡袋做為評估依據,第一步是以假人對這7條睡袋在實驗室中測試出其保暖值。接下來的真人測試是以6位男性(年齡為28.2歲正負7.8歲)以及6位女性(24歲正負2.4歲)來進行。受測者在實驗室中使用不同的睡袋過夜,身上僅穿著最少的衣著(內衣)。在負15度C以上的實驗環境中,受試者使用的是1cm厚的睡墊,但在負15度C以下時,睡墊會多加一層(厚度最多0.5cm),而受測者頭上也會多戴上保暖帽。
      在測試期間,受測者的核心與體表溫度持續被監測著,當測試結束,他們則會被詢問一連串的問題以測量受測者對于保暖度的實際感受。 如果當所有受測者都因為太冷而睡不著時,這次的試驗就宣告放棄,接下來會以同一個睡袋但較高的環境設定溫度再進行一次,這樣的測試會持續進行直到睡袋的適溫限度被建立起來。


      最后再把七條睡袋由溫標模型換算出的適溫值對應上真人測試的平均適溫值后發現,兩者在95%的信心水平下,-15度C以上的差距約在正負1度C,但在更低的溫度(-15度C)下二者的差距則會加大一些。但是要注意的是在男性和女性受測者間可以發現有明顯差距的存在,這也代表著女性使用者部份應該要有分開的測試。


      各種睡袋保暖測試方法基本設定的不
      同----實驗室環境設定、睡眠系統、以及假人設定(熱輸出量、衣著)等等固然造成保暖值結果的差異。不過各測試由保暖值換算為溫標的舒適模型不同,更讓保暖值產生高低不一的溫標,這種狀況往往更讓消費者無所適從。那接下來我們是不是要思考應該有一個統一的標準來測量溫標呢?

       

      下面我們看到的EN13537標準測試條件,以及EN13537對于溫標的官方解釋,這是個現在廣泛被歐美所采用的標準。
       

      EN13537測試條件


      測試條件:標準大氣相對濕度64% 
      溫度(20.0 ± 0.5)℃
      暖體假人:KAREL -5檢查點 
      面積:1.85平方米 

      假人身高:175厘米 
      假人重量:48公斤 
      溫度檢查點:33℃ 

      在測量假人的位置:臥位 
      空氣流量:≤0.35 m.s - 1 
      標本數測試:對同一樣品的3倍,24小時后 
      人工接地:剛性支持與RCT = 0,85 m2.KW - 1 

      連衣裙: - 保溫RCT = 0051 m2.KW - 1 
      襪子 - 保溫RCT = 0058 m2.K.W - 1
      空調:相對濕度(65,0 ± 4,0)%,溫度(20.0 ± 2,0)℃


      假人及其穿著標準都是根據EN13537.

       

      1.測試假人穿夾克+褲子,其材質的保暖度Rct = 0,049 m2K/W ± 10%; 還有一及膝長襪,其材質的保暖度Rct = 0,054 m2K/W ± 10%;
      2.測試場地為:12mm厚的木板(55*185cm);上加一墊子,其保暖度0,85   m2 K/W ±7%.

      木板下也會墊點支撐物以確保木板下的空氣可流通。


      EN13537睡袋溫標檢測標準解釋


      MAXIMUM(最高溫標):高溫的舒適范圍上限為,在標準的測試環境下對標準的健康男性進行測算,在睡覺時身體部分沒有蓋住睡袋,且不會出太多的汗。


      COMFORT(舒適溫度):在標準的測試環境下對處于放松狀態的標準健康女性進行測算,不會感到寒冷(全身發抖),而且整晚保持身體舒適感。


      LIMIT(限定溫度):在標準的測試環境下對蜷縮在睡袋里的標準健康男性進行測算,身體沒有發抖,而且整晚能保持身體舒適感。


      EXTREME(極限低溫):在標準的測試環境下對標準的健康女性進行測算,受到嚴寒天氣的侵襲(全身發抖)。此時存在體溫過低、甚至死亡的威脅。極限溫度屬于理論范圍,僅被視為難以達到的危險臨界點。


      最后,EN13537附加說明:許多影響睡眠質量的因素并沒用包含在EN 13537內,諸如大風侵襲、濕氣、睡墊厚度、著裝量等外部因素都會影響睡眠舒適度。

      還有饑餓、疲勞、環境適應能力等個人因素也對睡眠質量產生重大影響。另一個重要因素就是局部不適;醒來時覺得臉上冰涼是因為睡帽敞開,或是因為雙腳露在睡墊以為的冰冷地面是常見的局部不適現象,都是會影響夜間睡眠質量。

       

      10、關于睡袋溫標的補充


      睡袋溫標文章花了很多篇幅來介紹科學的測試方法,但不可諱言的在睡袋溫標的標示上即使再科學的測試都有其不科學或不能以科學測量的部份,也因此在第四部份我們就來看看一個相對不科學的溫標推論法─膨脹高度。


      就保暖原理來看,在姑且不論睡袋設計或使用者差異的前提下,越高的絕緣層代表了越高的保暖能力,因為在絕緣層中會具有更多的熱不良導體--空氣(這有點把相關變數簡化到離譜),而絕緣能力就能以此推估,而這篇文章的目的就是要來談談一個影響溫標設定的因素--睡袋隔間膨脹高度(baffle height或是loft)。


      雖然以膨脹高度來設定溫標并不科學,但很多的美國廠商卻是以其做為溫標的主要依據。首先我們從睡袋三小廠中的WM和Nunatak在相同溫標下睡袋的隔間膨脹高度設定數值來看起。就以32°F與20°F這二個溫標等級的睡袋來檢視,在暫且不論其它的設計條件下,我們可以發現baffle height或是loft這項的數值似乎有著一些共同的巧合。


       

      乍看之下WM的膨脹厚度都要比Nunatak多上一倍,但其實這個不同的原因在于WM所標示的是上下二層,也就是在身體上下二層的膨脹高度總合,而Nunatak標示的只有在身體上方的單層膨脹高度值,所以把WM的數值除于二其實二者的膨脹高度在相同的適溫下是一模一樣的。所以雖然各款的羽絨填充量有多少的不同,但在膨脹高度的標示卻是二者相同。


      如果再進一步全面檢視,在Nunatak的產品中,所有32°F的產品都標示了2英吋的baffle height,至于20°F則都標示了2.5英吋的baffle height。至于WM的產品中32°F的產品都標示了4英吋的loft,至于20°F則都標示了5英吋的loft,我就以手上的二條睡袋實際來測量看看:

      第一條是標示適溫20°F的Nunatak Raku:

       


      第二條是標示適溫32°F的Nunatak Arc Ghost:

       

       
      這二張照片拍的可能不是太精準,因為這是一手拿著尺一手拿相機自拍而成的,大家就參考一下吧,真正國外實驗室的測試方法請參考這張圖,附帶提一下連結的這個網頁就是在美國以研究織品著名的堪薩斯州立大學的實驗室,內容有它提供的各項測試,還包括了價格,有興趣大家不妨多多參考一下。


      再接下來我們再以BPL中的睡袋溫標設定文章來看,他們在參考了多家睡袋品牌商并且采訪了許多使用者的經驗后,他們推算出一個溫標與膨脹高度的相對數值,我個人加以整理并制表如下。

       


       
      ↑睡袋層膨脹高度與適溫設定相關數值,單位公分/攝氏

      ↑此窗體位是英吋/華氏,方便對照使用


      以BPL的表格來看,30°F的適溫需要1.8英吋(4.6公分)的膨脹高度,而20°F的適溫則需要2.2英吋(5.6公分),這個數值相較之下比WM和Nunatak所標示(要求)的數字低,我個人推測這也許是睡袋品牌商比較保守所致,畢竟標準提高一些使用者對適溫能力的抱怨也會少一些。


      而由把膨脹高度設定做為溫標這個前提放到填充量的角度來思考,品牌商在設定睡袋溫標時就會依睡袋應該達到的膨脹高度來制做隔間高度尺寸,所以在相同的隔間空間下,FP值較高的羽絨就能以較少的填充達到需要的膨脹高度(體積),所以相對來說就能達到輕量的目標。


      當然我們一定要注意的是,這個膨脹高度數字只是廠商從經驗中得到推論,事實上是缺乏科學的實驗證明,也就是說這基本上只能當做一個保暖性的參考值。但換個方向來看,現在市面上有著的許多不同號稱科學的測試方法所得出的測試數值,只是「實際環境」和「人」這二項變量卻永遠不會和實驗室設定相同,把數值當做參考可以讓在我們選購睡袋時提供多一些可供參考的信息,但請不要把數字當成你唯一的指針,只相信數字是危險的!

       

      另外睡袋除了膨脹高度外以下的這些設計也是影響保暖能力的相關重要因素:

      ★有無帽兜
      ★型式,木乃伊、有無背部填充
      ★合身程度
      ★拉煉、防風唇等設計
      ★填充材質與填充量
      ★隔間的結構
      ★表布的透氣性
      此外在BPL的文章中也強調

       

      除了睡袋本身,使用者個人的生理和新陳代謝狀況,以及睡眠系統等等也都是會造成睡袋適溫差異的重要因素。


      最后和大家分享的是如果要從增加睡袋膨脹高度來提升睡袋保暖能力著手,除了花錢換條新睡袋外還有個簡單又可兼具輕量的方法─那就是穿上你的保暖衣。既然保暖衣是一定要攜帶的重量那何不讓他一物多用,穿著它進睡袋以增加膨脹高度的方式來提升睡袋保暖度,如此一來也可以搭配溫標較高重量較輕的睡袋不是一舉二得。只不過采用這個方法有一點要注意就是睡袋不能太緊,太緊的睡袋會壓縮保暖衣的膨脹高度反而會讓效果大打折扣的。


      附帶一提,如果有人想同時用二條睡袋一起搭配的方式提高睡袋適溫能力,以下提供一個BPL論壇提到的算式,讓你可以計算一下這二條睡袋相加之下可以達到何種保暖能力:

       

      (70oF-適溫較高睡袋的適溫值)/2=B

      溫標較低睡袋的溫標值-B=二顆睡袋結合使用時的溫標
      舉例來說,如果你想同時使用一顆溫標40oF以及一顆30oF的睡袋,那我們可以依此算式來計算:

      (70-40)/2=15

      30-15=15

       

      經計算所得出的15oF就是這二條睡袋一起使用時的溫標值。只是這個數值也只是一個理想值,實際使用時還是得考慮很多變量,例如二條睡袋的尺寸大小等等,所以這算式就僅供參考了。
      基本上有些廠商認為澎脹高度只有在身體上方(未壓縮)的才具有保暖能力的,壓在身體下方的保暖材質因為受到壓縮所以是不具備保暖能力的。

       

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