ISO 13506-12024 防热和防火防护服第1部分完整服装的试验方法使用仪表化人体模型测量传递的能量标准立项发展报告

防热和防火防护服第1部分：完整服装的试验方法使用仪表化人体模型测量传递的能量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Protectiveclothingagainstheatandflame—Part1:Testmethodforcompletegarments—Measurementoftransferredenergyusinganinstrumentedmanikin摘要关键词：防热防护服；防火防护服；仪表化人体模型；传递能量；热防护性能；国际标准Keywords:protectiveclothingagainstheat;protectiveclothingagainstflame;instrumentedmanikin;transferredenergy;thermalprotectiveperformance;internationalstandard1引言1.1研究背景在石油化工、金属冶炼、消防救援、电力作业等高危行业领域，作业人员面临高温、火焰、电弧、熔融金属飞溅等多种热危害的严峻威胁。热防护服装作为抵御这些危害的最后一道防线，其防护性能的可靠性直接关系到作业人员的生命安全和职业健康。据国际劳工组织统计，全球每年因热危害导致的人员伤亡事故仍居高不下，这对热防护服装的研发、生产与评价提出了更高的技术要求。长期以来，热防护服装的性能评价主要依赖材料级别的测试方法，如垂直燃烧试验、热防护性能试验等。然而，实际穿着状态下防护服装的整体防护效果不仅取决于面料本身的性能，还受服装结构设计、空气层分布、接缝处理、开口设计等多种因素的影响。因此，仅凭材料级测试难以全面、真实地反映服装在实际使用中的防护水平，亟需建立基于完整服装的整衣级热防护性能评价方法。1.2标准修订的必要性ISO13506-1:2024是对ISO13506:2008的全面修订与结构性拆分。原标准在长期使用过程中暴露出若干技术局限：一是传感器技术较为落后，测温响应时间和精度已不能完全适应新型高性能防护材料的评价需求；二是对穿着状态（如服装松紧度、空气间隙分布）的标准化要求不够明确，导致不同实验室间的测试结果可比性不足；三是对数据采集与处理方法的规范不够细化，影响了测试结果的准确性和可重复性。此外，随着新型热防护材料不断涌现以及有限元传热数值模拟技术的快速发展，对整衣热防护性能测试的精确性和标准化提出了更高要求，迫切需要对该标准进行系统修订。1.3标准基本信息本标准编号为ISO13506-1:2024，由国际标准化组织（ISO）归口管理。标准全称为《防热和防火防护服第1部分：完整服装的试验方法使用仪表化人体模型测量传递的能量》，发布于2024年6月12日，分类号为防护服装，标准状态为现行，使用语言为英语。该标准适用于评价完整防护服装在模拟火焰热暴露条件下传递到穿着者身体表面的热能，为防护服装的设计研发、性能评价和质量控制提供统一的试验依据。2标准技术内容概述2.1适用范围ISO13506-1:2024规定了使用仪表化人体模型系统评估防热和防火防护服装整体热防护性能的试验方法。该方法通过将待测防护服装穿着于配备多通道热流传感器的仪表化人体模型上，在受控的实验室火焰条件下进行规定时长的热暴露，测量透过服装传递至人体模型表面的热能，从而量化评价服装整体的热防护性能。该标准适用于在预期使用中可能暴露于火焰、辐射热或两者复合热环境中的防护服装，涵盖消防服、工业阻燃服、焊接防护服等多种品类，其适用温度范围主要包括对火焰的直接接触暴露和高温辐射热暴露场景。2.2规范性引用文件本标准规范性引用了多项ISO及IEC标准，主要包括但不限于：ISO6942《防护服装防热和防火试验方法暴露于辐射热源时材料和材料组件的评估》、ISO9151《防护服装防热和防火火焰传播的测定》、ISO15025《防护服装防热和防火有限火焰蔓延的试验方法》等。上述引用标准为材料级别的热防护性能测试提供了基础方法支撑，与ISO13506-1:2024形成从材料到成品、从单项指标到整体性能的完整评价体系。2.3术语和定义标准中对以下关键术语进行了明确定义：-仪表化人体模型（instrumentedmanikin）：按照标准人体尺寸制造、表面均匀分布热量传感器、能够模拟人体站立姿态并用于测量热传递的试验装置。-传递能量（transferredenergy）：在规定的热暴露条件下，透过防护服装传递至人体模型表面单位面积上的热能总量，以千焦耳每平方米表示。-预测皮肤烧伤（predictedburn）：基于传递能量数据和皮肤热损伤模型计算得出的可能造成的皮肤烧伤程度预测。-热暴露时间（heatexposuretime）：服装试样暴露于规定热源条件下的持续时间。-总热损失（totalheatloss）：表征服装热湿舒适性的综合指标，反映服装在非热暴露条件下的散热能力。2.4试验原理与装置本标准的试验原理基于人体皮肤热损伤的定量评价模型。试验过程中，将穿着待测防护服装的仪表化人体模型置于受控火焰环境中，在规定时间内（通常为3～10秒，可根据防护等级要求调整）暴露于设定热流密度的火焰热源。人体模型表面嵌入的多通道热流传感器以一定频率（通常不低于10Hz）连续采集表面温度数据，结合皮肤热损伤计算模型（如Henriques-Burn积分模型），对皮肤一度、二度和三度烧伤的面积占比及分布进行预测，最终以传递能量值和预测烧伤面积为评价指标对服装整体防护性能进行判定。试验装置主要包括以下核心部分：仪表化人体模型：按照ISO/TR13506-2规定的男性标准体型制造，身高约1800mm，表面积约1.8m²，表面嵌入不少于100个（推荐122个以上）热流传感器，传感器分布覆盖躯干、四肢、头部等主要人体区域。人体模型材料应具备足够的热稳定性，以确保在反复热暴露条件下保持良好的尺寸稳定性和传感器响应性能。火焰发生系统：由若干燃烧器阵列组成，能够产生覆盖整个人体模型高度范围的均匀火焰场。燃烧器通常采用丙烷或甲烷作为燃料，通过精确控制气体流量和混合比例，确保火焰热流密度的可重复性。标准规定模型胸部位置的热流密度应控制在84kW/m²（对应约1200°C火焰温度）。数据采集与处理系统：具备多通道同步采集能力，采样频率、数据存储、信号滤波等参数应符合标准规定的精度要求，并配备专用软件对传感器数据进行实时处理和烧伤预测分析。辅助装置：包括服装试样安装辅助装置、火焰屏蔽装置、排气系统、安全联锁装置等。2.5试验程序试验程序主要包括以下关键步骤：1.试样准备：待测防护服装应在标准大气条件下（温度20℃±2℃，相对湿度65%±5%）进行至少24小时的状态调节。试验前对服装进行外观检查，确保无影响测试结果的缺陷。2.人体模型校准：定期使用标准热流传感器和规定的校准程序对模型各通道传感器进行校准，确保测量精度满足标准要求。3.着装：按照服装制造商规定的穿着方法将待测服装穿着于人体模型上，确保穿着状态与实际使用状态一致，包括拉链闭合、调节扣件、重叠部分等细节。4.热暴露：启动火焰发生系统，待火焰场稳定后进行规定时长的热暴露。试验过程中连续采集并记录各通道传感器的温度数据。5.数据处理与结果表达：根据传感器温度数据和皮肤热损伤模型计算传递能量值，预测各烧伤等级的面积分布，输出完整的评价报告。3主要修订内容分析相较于被替代的ISO13506:2008版本，ISO13506-1:2024在以下方面进行了重要修订和技术升级：3.1传感器技术的升级新标准对热流传感器的技术性能提出了更高要求，规定了传感器的响应时间、测量精度、工作温度范围、热容量等关键参数的最低标准。同时，增加了对传感器空间分布密度的要求，从原来的最少100个提高至不少于122个，以提高测量空间分辨率和对小面积热防护差异的捕捉能力。3.2穿着状态的标准化针对不同实验室间由于服装穿着状态差异导致的测试结果偏差问题，新标准增加了着装一致性控制的详细规定。明确了服装与人体模型之间空气间隙的控制方法、服装松紧度的调节标准以及各部位重复性测量的允许偏差范围，显著提高了测试结果的实验室间可比性。3.3数据处理与烧伤预测模型的完善新标准在继承Henriques烧伤积分模型的基础上，对皮肤热损伤计算中的关键参数进行了更新，引入了更具生物学可靠性的人体皮肤热损伤数据。同时，增加了对多层面料系统、空气间隙和服装开口等复杂传热路径的处理方法，使烧伤预测结果更加接近真实情况。3.4不确定度评估新标准增加了测量不确定度评定的规范性附录，要求试验报告提供测量结果的扩展不确定度信息，包括传感器校准不确定度、火焰均匀性不确定度、数据采集系统不确定度等分量的合成方法，使测试结果更加科学可信。3.5标准结构的拆分原ISO13506:2008被拆分为ISO13506-1（试验方法）和ISO13506-2（仪表化人体模型的尺寸和传感器要求）两部分，使标准体系更加清晰，便于各部分独立修订和更新，提高了标准体系的灵活性和可维护性。4标准实施应用与行业影响4.1研制修订的企事业单位或标委会简介本标准的研制工作由ISO/TC94（个人安全—防护服装和设备技术委员会）下属的SC13（热防护分技术委员会）负责组织。其中，瑞士测试与检验机构SGS集团在标准修订过程中发挥了重要的技术支撑作用。SGS集团（SociétéGénéraledeSurveillanceS.A.）成立于1878年，总部位于瑞士日内瓦，是全球领先的检验、鉴定、测试和认证机构，在全球拥有超过2600个分支机构和实验室。SGS在个体防护装备领域拥有先进的检测设备和丰富的测试经验，其阻燃防护服装检测实验室获得了包括ISO17025在内的多项国际认可。在ISO13506-1:2024的修订过程中，SGS参与了多个关键试验室间的比对验证工作，为火焰热流密度校准方法、传感器性能和烧伤预测模型验证提供了重要实验数据。同时，SGS还积极参与了标准中关于试验结果不确定度评定方法的制定与验证，为全球热防护服装认证体系的建立和运行提供了坚实的技术基础。4.2行业应用价值ISO13506-1:2024的发布实施对热防护服装行业产生了深远影响。在研发设计端，该标准为新型防护材料和服装结构的热防护性能优化提供了精确的量化评价手段，帮助企业在新产品开发过程中通过整衣级测试快速迭代设计方案，缩短研发周期。在质量控制和产品认证端，该标准作为国际通行的整衣热防护性能评价依据，为全球范围内消防服、工业阻燃服的合格评定和市场监管提供了统一的技术标尺，有力促进了国际贸易中的技术互认。同时，该标准也为各国标准化机构制定或修订本国热防护服装相关标准（如中国GB8965.1《防护服装阻燃防护第1部分：阻燃服》、GA10《消防员灭火防护服》等）提供了重要的技术参考。5结论与展望ISO13506-1:2024作为国际上首个针对完整防护服装热防护性能评价的仪器化测试方法标准，代表了当前该技术领域的国际先进水平。该标准通过对传感器技术、穿着状态控制、烧伤预测模型和不确定度评定等关键技术要素的系统升级，显著提升了整衣热防护性能评价的准确性、可靠性和可比性，为全球热防护服装的设计研发、质量控制、认证认可与市场监督提供了科学、权威的技术依据。展望未来，随着新型热防护材料技术的持续发展以及智能传感器、数字孪生、人工智能等新兴技术在个体防护装备领域的深入应用，整衣热防护性能评价技术将朝着更加精准化、智能化和标准化方向迈进。ISO13506系列标准的持续完善将进一步推动全球热防护服装产业的技术进步和质量提升，为守护高危行业从业人员的生命安全和职业健康发挥更大的支撑作用。参考文献[1]ISO13506-1:2024,Protectiveclothingagainstheatandflame—Part1:Testmethodforcompletegarments—Measurementoftransferredenergyusinganinstrumentedmanikin[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO13506-2:2024,Protectiveclothingagainstheatandflame—Part2:Skinburninjuryprediction[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[3]ISO6942:2022,Protectiveclothing—Protectionagainstheatandfire—Methodoftest:Evaluationofmaterialsandmaterialassemblieswhenexposedtoasourceo