第四節 “火人”測試裝置
比起小規模測量方法，“火人”等大規模測試方法能提供比較全面的服裝熱防護、熱收縮等信息，但其測試費用較高，操作更為復雜，國際上有很多機構和標準化組織已經著手研制熱防護服裝測試裝置并且制訂了相應的標準。“火人”是一個裝有若干個測溫傳感器的模擬消防員或高溫工作人員的人體，每個測溫傳感器測的溫度值代表某一部分人體皮膚的表面溫度，采用了“火人”技術并配備以模擬高溫輻射環境或者火場條件，結合計算機數據采集、處理和圖像顯示技術，對工作人員防護服裝整體熱防護性能進行了評價研究，即能切合熱防護服裝的特定使用情況，又能快速、直觀、定性、定量地顯示工作人員燒傷分布圖像。
一、國外服裝熱防護性能“火人”測試方法
1962年，美國海軍首次使用儀器化的燃燒假人進行服裝阻燃測試，該假人表面安裝了熱流傳感器和熔點指示器，實現假人測試法定性和定量相結合的重大突破。1972年，杜邦公司改進了假人的測試設備和記錄系統，并將其命名為Thermo-Man?。假人身高185mm，其身體表面裝122個熱流傳感器，實驗時采用多個丁烷氣體燃燒器模擬各種突發的燃燒火焰，用計算機控制實驗過程，記錄實驗數據，統計分析實驗結果，報告受到二級燒傷和三級燒傷的人體表面積占總表面積的百分比，并據此繪制出燒傷曲線與Stoll標準曲線。接著許多國家研究機構開發的“火人”相繼問世，主要有美國北卡州立大學的PyroMan火人以及加拿大阿爾伯特（Alberta）大學研制的火人。PyroMan表面裝有122個傳感器，周圍安裝了8個燃燒器，如圖2-11所示。阿爾伯特大學研制的火人表面裝有110個熱流傳感器，周圍安裝了6個燃燒器。實驗均采用丙烷氣體，燃燒器點燃后，丙烷氣體所產生的火焰可將假人完全吞沒，計算機控制實驗過程，獲取數據，給出燒傷報告。此外，英國、瑞士、韓國、日本等國也相繼研制出燃燒假人測試裝置。
圖2-11 美國北卡州立大學的PyroMan火人測試裝置
自“火人”研制成功以后，各國學者利用“火人”在服裝熱防護方面進行了一系列研究，主要包括利用火人模擬不同的火場狀況、阻燃面料的測評與選擇、熱防護服結構對防護性能的影響以及基于火人的防護服熱傳遞機制分析等許多方面。
目前的許多“火人”測試裝置都能很好地模擬外界明火環境，一般模擬熱源熱能量為84kW/m2，這也是消防員滅火時處于火環境中防護服裝外層所受到的熱流量的一個評估值，實際上，消防員更多情況下暴露于熱源的熱流量比該值小。表2-3所示是一些不同火源環境下的暴露熱流量值。
表2-3 不同明火源發出的熱流量值（Torvi，1997）
二、國內服裝熱防護性能“火人”測試方法
國內關于火人的研究較晚。最初，上海消防研究所試制的火人，因實驗裝置的油盤火熱通量不穩定導致一系列不確定因素，再加上數據控制系統軟硬件的升級問題，致使其精確度和可重復性差。另外解放軍相關機構也有類似研究。相對而言，研究較成功的是2011年東華大學建成的“東華火人”，如圖2-12所示。
圖2-12 “東華火人”測試系統
“東華火人”滿足標準ASTM F1930-2000《用假人評估轟然條件下服裝阻燃性能的測試方法》和ISO 13506-2008 《隔熱防火服全套服裝的試驗方法：用燃燒假人預測燒傷》，還具有下列獨特特征和領先技術：“東華火人”是模擬中國標準男性體型特征制作的，關節部位模擬的人體相應部位，可模擬站、坐、跑、匍匐等作業活動，方便研究人體作業動作對服裝熱防護性能的作用。除在假人本體軀干外，同時在手、足、頭等各個身體部位表面均勻設置135個高溫傳感器，可對服裝以及呼吸裝置、頭盔、手套和防護靴等熱防護裝備的熱防護性能進行單獨或組合測試。在模擬火場條件下，可以不同的速度自動控制假人實施著裝動態模擬實驗，研究運動對人體燒傷防護的影響。