2. 清华大学 合肥公共安全研究院, 灾害环境人员安全安徽省重点实验室, 合肥 230601;
3. 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室, 合肥 230026
2. Anhui Province Key Laboratory of Human Safety, Hefei Institute for Public Safety Research, Tsinghua University, Hefei 230601, China;
3. State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
消防员在火场救援高温热辐射环境中，穿着消防服的同时伴随一定强度的运动，会造成人体蓄热、消防服内部微环境温度升高，使人体产生剧烈的热应激反应，导致工作效率下降、中暑痉挛等现象，严重时甚至会造成休克、昏迷和死亡[1]。因此，亟需采取相应的降温改善措施来解决这一问题。降温服装有蓄冷型、水冷型和风冷型等多种，消防员降温背心是蓄冷型降温服中的一种，具有便携、轻质、长效和面料阻燃等特点[2]，可以在消防场景下有效缓解消防员热应激反应，因此在消防队伍中得到广泛应用[3]。
目前大多数降温背心存在冷应激严重、降温时间短、舒适性差等问题[4]，因此需要开展降温背心综合性能评价相关研究。Kang等[5]开发了一个数值模型以研究混合个体冷却系统的热湿传递机制，并将真人实验数据与数值模型进行对比验证，但未涉及实验研究人体与服装间多层热传递规律。Gao等[6]使用加热人体模型研究表明，相变材料(phase change material，PCM)的冷却速率取决于温度梯度、质量和覆盖面积；对比2种PCM融化温度的降温背心的冷却效果发现，融化温度低的(24 ℃)相变降温背心对躯干温度的冷却效果比融化温度高的(28 ℃)更好。张传坤[7]设计了无源微气候调节系统，并研究了PCM不同封装方式和PCM种类对降温功率的影响，但降温性能评估相关研究相对欠缺。陈莹等[8]利用高分子蓄冷材料设计降温服，研究20%、50%和80%相对湿度水平对降温服的降温性能的影响。张寅平等[9]通过开展真人实验研究发现，医用降温服具有良好的降温效果和热舒适性。Coca等[10]在26和32 ℃常规温度下运用暖体假人实验研究了4种降温服对医护防护装备热湿舒适性的影响。Zheng等[11]在30 ℃环境下运用暖体假人恒温法研究了不同融化温度降温材料对假人各区段热通量和皮肤温度的影响。这些研究仅探讨了相对常规温度下降温服装的降温性能，而未考虑高温火场环境工况。尽管这些研究已经取得一些重要进展，然而对于降温服热传递研究大多限于数值模拟层面，很少通过实验研究从人体躯干-降温背心-消防服多角度分析降温背心层间热传递规律。同时，国内外学者对于降温服的研究集中于降温材料本身性能和降温服设计上，而降温性能评估相对欠缺，且对于降温服的降温性能影响因素的研究工况集中在相对常规场景，未涉及消防员火场救援的高温热辐射环境。
本文分析了热环境与灭火消防服蓄热条件下人体躯干、降温背心与消防服层间热量传递规律，并通过暖体假人实验对消防队伍配备广泛的3个型号的降温背心开展降温性能评估。火灾救援现场的外围常常是高温和热辐射环境，消防员开展救援任务时也会伴随一定程度的运动。本文基于消防员降温背心应用场景，从高温、热辐射和劳动强度3个影响因素出发，运用环境舱、热辐射装置和暖体假人系统，模拟人体不同劳动强度下的新陈代谢率，研究热环境下高温、辐射和劳动强度对降温背心降温性能的影响，为个体热防护装备研发、测试和评价提供技术支撑。
1 实验方案 1.1 实验仪器暖体假人多用于个体防护装备的热湿交换测量及性能测试等，由环氧金属外壳体、皮肤层、温度传感器、热流传感器、出汗系统、呼吸系统、运动系统、数据采集系统与控制软件ThermaDAC等组成[12]。
恒温恒湿环境舱可为实验测试提供测试环境条件。本研究的环境舱内部尺寸为6 m(长)×5 m(宽)×3.2 m(高)，控温范围为-20~60 ℃，相对湿度范围为30%~95%。
辐射热源使用碳化硅红外加热板，由5×6阵列分布的30块板组成宽105 cm、高125 cm的热辐射面，装配支架底端距地面0.7 m。该加热板产生的最大辐射热通量为20 kW/m2，辐射总功率为0~15 kW，其中每块碳化硅板功率为500 W并可单独控制其开关。
1.2 实验材料降温背心采用消防队伍配置广泛的3个型号的蓄冷型降温背心，如图 1所示，其基本信息如表 1所示。1 clo=0.155 m2·℃/W。降温背心1和背心2的蓄冷材料完全相同，但封装方式不同，其主要成分是盐水混合物，由硫酸钠、水和添加剂组成，PCM的融化温度为21 ℃，其蓄冷剂相变热≥259.88 kJ/kg，蓄冷剂总蓄冷量≥301.5 kJ；降温背心3的蓄冷剂相变热为324.91 kJ/kg。实验采用的消防员灭火消防服满足国标GA 10—2014[13]，通过暖体假人测量的总热阻为3.40 clo，总湿阻为0.11 kPa·m2/W。
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| 图 1 3个型号降温背心的蓄冷袋分布 |
| 编号 | 蓄冷袋分布(长/cm)×(宽/cm)×(数量/个) | 覆盖面积/m2 | 质量/g | 材质 | 厚度/mm | 热阻/clo | 湿阻/(kPa·m2·W-1) |
| 1 | 35×24×2 | 0.168 0 | 1 131 | 纯棉 | 2.4 | 1.18 | 0.037 |
| 2 | 20×10×6 | 0.120 0 | 1 224 | 纯棉 | 2.4 | 1.15 | 0.043 |
| 3 | 19×9×4 | 0.068 4 | 656 | 涤棉 | 0.7 | 0.93 | 0.044 |
消防员在穿着降温背心状态下，人体-降温背心-消防服间传热示意图如图 2所示。
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| 图 2 人体-降温背心-消防服传热分析 |
在消防服内身着降温背心，由于蓄冷袋中采用PCM作为降温背心的吸热介质，一方面可以吸收从外界热环境透过消防服进入内部微环境的热量，通过加强蒸发散热、对流散热和传导散热降低消防服内部微环境温度[14]，减少人体从外界的吸热量；另一方面可以吸收人体代谢产热，从而减少人体蓄热量，有效降低体温，缓解人体热应激反应，从而达到有效降温的目的[15]。
1.3 实验方法 1.3.1 热传递研究为揭示人体、降温背心与防护服间热传递规律，在环境舱中设定温度分别为35和40 ℃，设置穿/不穿消防服2种着装条件，运用暖体假人系统在恒定温度35 ℃分别在出汗和不出汗2种模式下，布置D1922L温度传感器分别测量降温背心外层、隔热层、舒适层和内层表面温度，以及消防服内层和外层温度。
1.3.2 降温性能评估在环境温度为(35±0.5)℃、风速(0.4±0.1)m/s、相对湿度(40±5)%的环境下，暖体假人表面温度设置为恒定温度35 ℃，出汗率设定为500 g/(m2·h)，在测试过程中假人全身各部位均为润湿状态。在暖体假人身上穿着基础服装，包括T恤和短裤，通过暖体假人测得其热阻为1.16 clo、湿阻为0.036 kPa·m2/W。降温背心穿着在基础服装外进行实验。
1.3.3 降温性能影响因素待环境舱内温度稳定后，给暖体假人穿上基础服装、降温背心和消防服，同时开始记录假人各项温度数据。
1) 劳动强度的影响实验。在温度35 ℃、相对湿度45%、风速0.4 m/s的环境下，根据ISO 8996—2021标准[16]将假人分别以65、110和165 W/m2恒功率模拟低、中等和高劳动强度下的人体新陈代谢率，研究不同劳动强度对降温背心性能的影响。
2) 温度的影响实验。分别在温度35、40和45 ℃，相对湿度45%，风速0.4 m/s的环境下，在暖体假人恒功率65 W/m2模式下，记录假人躯干部位表面温度，研究环境温度对降温背心性能的影响。
3) 定向热辐射的影响实验。在温度35 ℃、相对湿度45%、风速0.4 m/s的环境下，给假人穿上测试服装后开始记录数据，同时打开辐射板，使得假人前方分别暴露于1.5 kW/m2和2.5 kW/m2的热辐射环境，如图 3所示，以研究定向热辐射对降温背心性能的影响。
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| 图 3 假人暴露于热辐射环境 |
2 实验结果分析与讨论 2.1 热传递
如图 4a和4b所示，在35 ℃环境下，穿着降温背心的暖体假人在干态和出汗速率为500 g/(m2·h)的湿态条件下的躯干部位温度分布不同。可以看出，在干态条件下，假人温度分层现象明显，降温背心外层温度＞内层温度＞隔热层温度＞舒适层温度；背心外层和内层最大温差为6.4 ℃；背心内层温度最低为19.6 ℃，可能会引起人体局部冷应激。在25 min左右，背心外层和背心内层温度趋于稳定状态，其温度的上升梯度最大分别为2.2和1.8 ℃/min，这是由于背心外层和外部热环境发生热交换的效率更高，大于PCM从外层吸收的热量，同时假人为维持体温恒定与背心内层间发生热传导和对流，在20 min后，PCM向内层吸热量近似等于假人向其传热量，则达到稳定状态。隔热层和舒适层与PCM之间存在直接热传导和对流，其温度随着PCM吸热融化逐渐升高，但温度上升梯度最大只有0.6和0.5 ℃/min。在湿态条件下，当假人出汗时，降温背心各层间温差缩小。约100 min后，热量传递趋于稳定，降温背心内层温度＞舒适层温度＞外层温度＞隔热层温度。各层温度上升梯度最大分别为: 外层0.5 ℃/min、内层1.2 ℃/min、舒适层0.9 ℃/min和隔热层0.6 ℃/min。产生升温梯度差异的原因是假人出汗蒸发散热增大，背心表面的水蒸气蒸发冷却效应可以缓解外层温度的升高速率，假人与背心内层间的水蒸气在背心内层冷凝成水滴，并向具有未饱和蒸气压的舒适层传递，假人通过热传递向背心内层传热，而背心内层向舒适层传递的热量大于外层向隔热层的传热量，导致背心舒适层温度大于隔热层温度。
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| 图 4 降温背心和消防服各层温度 |
降温背心对消防服内部微环境具有降温作用，环境温度对其热传递存在一定的影响。图 4c和4d展示了在40 ℃环境下，假人在干态时穿与不穿消防服2种着装条件下的温度分布差异。40 ℃热环境下不穿消防服背心内层和外层最大温差可达9.5 ℃，比35 ℃热环境下最大温差高3.1 ℃，可见热环境温度越高降温背心的降温梯度越大。在穿着消防服时，前20 min内除消防服外层，降温背心吸热导致其他各层温度均下降，而后逐渐上升，200 min后逐渐趋于稳定，初始消防服外层和内层最大温差为13.1 ℃，可见降温背心可以有效降低消防服内部微环境温度，而在200 min后内外层温差仍有6.6 ℃，这是因为消防服可以一定程度上隔绝外界热量。
在35 ℃环境下，假人不出汗穿着降温背心和消防服，前方暴露于DIN 5510-2 SF2标准要求临界热辐射量2.5 kW/m2的热辐射环境下20 min，消防服和降温背心各层间温度分布如图 5所示。可见，在消防服内部微环境中，前10 min内辐射传热小于降温背心吸热量，引起消防服内层、降温背心外层、隔热层和舒适层温度快速下降，而降温背心内层受假人表面传热，温度波动相对较小。在10~20 min内，热量透过消防服引起消防服内层、降温背心外层和隔热层温度分别升高3.0、4.4和3.6 ℃，而舒适层由于PCM有效阻隔热传递未发生温度升高。在关闭热辐射源后，各层温度逐渐下降，45 min后各层温度稳定。
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| 图 5 35 ℃下辐射2.5 kW/m2“降温背心+消防服”的各层温度分布 |
辐射暴露下消防服外表面红外热成像如图 6a所示，在腹部外表面平均温度达到56.0 ℃，最大温度值达到64.0 ℃，最小温度值为47.9 ℃，此时平均温度比35 ℃无热辐射环境下高21.8 ℃，可见外部热辐射会加速传热，引起消防服外表面温度急剧上升。因此，在火灾救援高温热辐射环境下，消防员降温背心应具备更好的冷却效能。红外热成像图 3a中方框区域所对应的温度分布3D-IRTM图如图 6b所示。可见，消防服中间的竖条状部分温度最高，这是因为该部分属于突起部分，受辐射传热大，其次是假人肩部和腰部，而假人腹部温度相对较低，可见降温背心对其假人腹部覆盖区域具有一定的冷却降温作用。
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| 图 6 辐射暴露下消防服外表面温度 |
2.2 降温性能评估 2.2.1 降温性能评估方法
根据ASTM F2371—2010[17]，在稳定环境条件下将待测降温背心穿着在出汗暖体假人身上。在不放PCM蓄冷袋并开启暖体假人出汗功能的条件下，测试基准输入功率；随后，放入PCM蓄冷袋，并测量此状态下的出汗暖体假人的输入功率。在实验结束后利用出汗暖体假人的输入功率计算散热降温功率(式(1))和散热降温时间[18]，从而测定降温背心的降温性能。重复测试3次取平均值。
| $ P=\frac{\int_{t=0}^{t_{\mathrm{c}}} \sum\limits_{i=1}^n\left(H_{i, \mathrm{c}}-H_{i, \mathrm{~b}}\right) \cdot S_i}{t_{\mathrm{c}}} . $ | (1) |
式中: P为散热降温功率，W; tc为散热降温时间，min。Hi, c为开启或穿着散热降温服装暖体假人第i区段的瞬时散热量，W/m2；Hi, b为暖体假人第i区段的基准散热量，W/m2；Si为暖体假人第i区段的表面积，W/m2；n为计算散热降温功率的暖体假人的区段数。
基准降温功率为散热降温服装关闭或不穿着时通过出汗暖体假人的总散热量；有效降温功率为散热降温服装开启或穿着时通过出汗暖体假人的瞬时散热降温功率与基准散热功率之差[19]。有效降温功率降低到50 W所需的时间即为散热降温时间，如果在2 h的最大测试期间结束后有效降温功率仍大于50 W，则将散热降温时间定义为“超过2 h”[20]。
2.2.2 降温性能评估结果3个型号降温背心的降温性能实验结果如表 2所示，其中暖体假人的表面积为1.701 5 m2。由表 2中数据可见，3个型号的降温背心均有不同程度的降温效果，其中降温背心1的降温性能最佳，散热降温功率为4.097 W，散热降温时间超过2 h, 这是因为降温背心1的假人表面的覆盖面积和热阻都最大，且与降温背心2相比，在蓄冷量不变的情况下，蓄冷剂完整封装对人体有利吸热占比更高[21]；降温背心3的降温性能最差，散热降温功率为0.753 W，散热降温时间为90 min，这是因为背心3的假人覆盖面积和蓄冷剂质量最小，且其热阻最小，更易受环境温度影响。
| 编号 | 基准降温功率/(W·min·m-2) | 散热降温功率/(W·min·m-2) | 有效降温功率/(W·min·m-2) | P/W | tc/min |
| 1 | 2 872.088 | 3 161.308 | 289.22 | 4.097 | 超过120 |
| 2 | 3 007.171 | 3 199.241 | 192.07 | 2.920 | 112 |
| 3 | 3 154.839 | 3 194.727 | 39.890 | 0.753 | 90 |
2.3 降温性能影响因素 2.3.1 不同劳动强度对降温背心性能的影响
根据2.2节降温性能评估结果，为使实验现象明显，选取降温背心1作为实验材料。如表 3所示，在65 W/m2低劳动强度时，假人胸部、肩部、腹部和背部最低温度分别为31.94、30.43、29.86和29.12 ℃。根据文[22]中皮肤温度与生理反应和主观感觉的一般关系，皮肤温度在29~31 ℃时会产生不适的冷感，因此真实的人员穿着时可能会引起人体背部冷应激；在110 W/m2中等劳动强度时，假人胸部、肩部、腹部和背部最低温度分别为32.65、32.41、32.32和32.57 ℃；在165 W/m2高劳动强度时，假人胸部、肩部、腹部和背部最低温度分别为34.28、33.58、33.44和33.78 ℃，均不会出现人体的局部过冷现象。
| 劳动强度 | 恒功率/(W·m-2) | 假人部位 | 最低温度/℃ | 最大温度上升梯度/(℃·min-1) |
| 低 | 65 | 胸部 | 31.94 | 0.36 |
| 肩部 | 30.43 | 0.32 | ||
| 腹部 | 29.86 | 0.05 | ||
| 背部 | 29.12 | 0.04 | ||
| 中等 | 110 | 胸部 | 32.65 | 0.67 |
| 肩部 | 32.41 | 0.56 | ||
| 腹部 | 32.32 | 0.37 | ||
| 背部 | 32.57 | 0.45 | ||
| 高 | 165 | 胸部 | 34.28 | 0.91 |
| 肩部 | 33.58 | 0.87 | ||
| 腹部 | 33.44 | 0.70 | ||
| 背部 | 33.78 | 0.84 |
由于不同劳动强度下假人胸部、肩部、腹部和背部规律性一致，下面以腹部为例进行分析。在35 ℃和相对湿度45%的环境中，假人腹部的温度变化曲线及其线性拟合直线如图 7所示。图 7中，65、110和165 W/m2时线性拟合直线斜率分别为0.106 8、0.273 4和0.508 6，经单因素方差分析及配对t检验，劳动强度对假人腹部表面温度有显著影响(P＜0.05)。由此可见，随劳动强度增大，降温背心的有效降温功率小于假人的加热功率，局部皮肤温度上升越快，降温背心的冷却效果越不明显，出现这一现象是因为假人在高功率状态下向降温背心热传递增大，引起蓄冷材料加速相变融化和吸热。在165 W/m2高劳动强度下，假人胸部、肩部、腹部和背部温度上升梯度最大分别为0.91、0.87、0.70和0.84 ℃/min，假人局部皮肤温度在短时间内急剧上升，根据文[18]该状态可能会引起人体的热应激反应。由此可见，降温背心对假人躯干、腹部和背部的降温效果较好，对胸部的降温效果相对较差，在高劳动强度下降温背心的冷却效果、抑制局部温度上升的作用比低劳动强度下差，在真实火场救援场景应合理设计胸部蓄冷材料分布和控制高劳动强度作业时间。文[8]在34 ℃环境中，暖体假人分别选择恒功率20、200和300 W/m2 3种劳动强度水平，研究发现劳动强度对蒸发型降温服的降温性能存在显著影响，该结果与本文实验结果相符合。
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| 图 7 劳动强度对腹部皮肤温度的影响 |
2.3.2 环境温度对降温背心性能的影响
假人躯干部位表面温度如图 8所示。在35、40、45 ℃温度环境下穿着降温背心时，假人各部位温度总体都出现明显分层现象: 胸部温度＞肩部温度＞臀部温度＞腹部温度＞背部温度。由此可见，降温背心对腹部和背部降温效果最好，对胸部降温效果相对最差。图 8a为35 ℃时假人躯干温度曲线，假人胸部、肩部、腹部、背部和臀部温度上升梯度最大分别为0.36、0.32、0.05、0.04和0.16 ℃/min；图 8b为40 ℃时假人躯干温度曲线，与35 ℃时相比温度上升梯度分别增大11.1%、15.6%、40.0%、50.0%和37.5%；图 8c为45 ℃时假人躯干温度曲线，与35 ℃时相比温度上升梯度分别增大50.0%、40.6%、60.0%、50.0%和68.8%，如表 4所示。由于在环境温度45 ℃下假人背部温度达35.39 ℃，降温背心引起假人背部温度最低下降至34.79 ℃，该状态不会引起人体局部过冷现象。由此可见，随环境温度的升高，假人躯干各部位温度上升梯度增大，降温背心降温效果逐渐衰减。引起这一现象的原因主要是环境温度与降温背心蓄冷材料间的温差增大，当温差增大后，PCM与热环境间热对流加快，蓄冷材料从人体吸热量减少，而PCM总蓄冷量固定，因此造成降温效果衰减。
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| 图 8 环境温度对降温背心性能的影响 |
| 温度/℃ | 假人部位 | 最大温度上升梯度/(℃·min-1) | 增大速率/% |
| 35 | 胸部 | 0.36 | |
| 肩部 | 0.32 | ||
| 腹部 | 0.05 | ||
| 背部 | 0.04 | ||
| 臀部 | 0.16 | ||
| 40 | 胸部 | 0.40 | 11.1 |
| 肩部 | 0.37 | 15.6 | |
| 腹部 | 0.07 | 40.0 | |
| 背部 | 0.06 | 50.0 | |
| 臀部 | 0.22 | 37.5 | |
| 45 | 胸部 | 0.54 | 50.0 |
| 肩部 | 0.45 | 40.6 | |
| 腹部 | 0.08 | 60.0 | |
| 背部 | 0.06 | 50.0 | |
| 臀部 | 0.27 | 68.8 |
2.3.3 定向辐射对降温背心性能的影响
在温度35 ℃、相对湿度45%、暖体假人前方暴露于1.5 kW/m2和2.5 kW/m2的热辐射环境下，假人穿着降温背心1，记录假人各部位温度，分别与基线和降温测试结果对比分析，如图 9所示。图 9a为温度(35±0.5)℃、相对湿度(40±5)%的环境下穿着降温背心1进行基线测试时，假人恒温35 ℃时躯干部位加热功率曲线。在20 min左右，假人各部位加热功率趋于稳定状态，其中假人胸部加热功率最大，在80 W上下波动，假人腹部加热功率最小，在20 W左右。图 9b为降温背心1降温测试时各部位加热功率。在穿上降温背心之后的前10 min，假人躯干各部位加热功率剧烈上升，其中背部加热功率上升最明显，最大功率达314.5 W，而后的10 min各部位加热功率逐渐降低并趋于稳定。稳定状态下假人背部加热功率最大，为135 W左右，假人腹部加热功率最小，为80 W左右。由此可见，降温背心冷却作用明显增大了假人躯干部位加热功率，其中背部最明显，2 h内平均加热功率增加达81.69 W。图 9c为温度35 ℃、1.5 kW/m2和2.5 kW/m2热辐射复合环境下穿着降温背心1的躯干部位加热功率曲线，总体趋势与图 9b相似，2.5 kW/m2时降温背心引起的初期加热功率上升过程缩短至仅3 min，而后逐渐下降至稳定过程，全程仅需15 min。热辐射明显加速了直射部位热传递，其中最明显的是2.5 kW/m2时假人胸部仅7 min温度便达到35.69 ℃，加热功率减小到0 W，受辐射直射部位胸部和腹部功率减小曲线斜率明显大于未受辐射直射的背部。图 9d为假人各躯干部位温度曲线。在2.5 kW/m2正面辐射下，前7 min内躯干各部位温度逐渐上升至35 ℃，比1.5 kW/m2时的15 min缩短了8 min。假人胸部在超过耐受时间(7 min)后，温度快速上升，在20和25 min后假人髋部和腹部温度无法维持稳定而开始上升，而未受辐射直射的背部温度仍可稳定维持在35 ℃。由此可见，降温背心的降温性能受辐射影响明显，这是因为辐射引起外部热环境与消防服内部微环境间的热辐射换热，同时消防服面料的热防护性能有限，引起PCM吸收辐射热增大，导致降温背心性能下降。文[23]在3种辐射强度(0.0、1.0和2.0 kW/m2)和2种劳动强度(4.5、6.0 km/h)条件下研究定向热辐射和劳动强度对人体的影响，分析30名受试者的生理参数和心理参数，发现高强度辐射会显著影响口腔温度、皮肤温度、热耗率和汗液流失，同时劳动和高强度辐射会影响体力劳动生产率，而心理生产率只受辐射的影响。这些结果有望作为初步数据，支持制定高温热辐射环境下合理的工作时间和强度。
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| 图 9 辐射对降温背心性能的影响 |
本研究利用暖体假人开展实验具有稳定性强、重复性高等特点，但由于暖体假人不具备人体热生理调节功能(如增大出汗量、血管扩张等)，暖体假人实验相对于真人实验存在一定的局限性。在高温环境中，假人恒温模式下，当假人皮肤温度超过设定温度值，假人的皮肤温度将无法有效控制，而人体热生理反应可根据热调节模型预测[15, 24-25]。后续可以借助人体热生理反应模型与假人耦合来进一步完善暖体假人实验结果，这将是下一阶段研究工作的方向。
3 结论本文分析了消防员降温背心的热传递规律，并对3个型号的降温背心进行降温性能评估，研究了火灾救援场景下温度、辐射和劳动强度3个因素对降温背心降温性能的影响，研究结果表明:
1) 降温背心可以有效降低消防服内部微环境温度，在200 min后消防服内外层温差仍有6.6 ℃；正面2.5 kW/m2热辐射会加速直射部位各层间热传递，辐射直射部位中降温背心对腹部冷却作用最明显。
2) 3个型号的降温背心均有不同程度的降温效果，其中降温背心1的降温性能最佳，散热降温功率为4.097 W，散热降温时间超过2 h，降温背心3的降温性能最差，散热降温功率为0.753 W，散热降温时间为90 min。
3) 随着劳动强度的增大，降温背心的冷却效果下降；同时，降温背心的降温性能随环境温度升高而衰减，且定向热辐射对其降温性能影响明显。
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