在低温工作环境中，如果缺乏适当保暖条件，会引起人体冻伤，甚至引起死亡。本文在考虑了人体热需求、服装导热、人体与环境的热交换之间的关系的基础上，提出了低温环境中，相变防护服的防护时间与相变材料的含量、低温环境的温度三者之间的计算关系，用于预测低温工作环境中相变防护服的防护时间、相变材料用量之间的关系，为低温防护服的需求设计提供依据。在计算公式的基础上进行了实验验证。验证实验表明，理论计算结果与实验测试结果有良好的一致性。首先，分析了低温环境下人体的反应以及低温对人体的影响，选择相变温度为25℃和30℃的石蜡相变材料作为研究对象，对相变材料采用宏观材料包封装，并设计了低温相变防护服的款式，其结构为躯干部位分布相变材料的背心式防护服，立领、肩部分割、侧缝处不添加PCM、拉链式闭合，PCM层进行分布间隙量为6mm等。然后，分析了低温环境中相变防护服的热需求，根据热量平衡方程以及服装系统的热量传递建立了着装人体系统有内热源时的热量平衡方程，并对热量平衡方程中各项影响因子进行分析，确定了各个参数的取值方法，得到背心式相变防护服在低温环境中热缓冲作用时间的计算公式。其次，根据计算公式的条件，设定合适的参数值，将各个参数值代入公式中计算得出在不同条件下的相变防护服的防护时间计算值，计算数值共16组。最后，根据计算选择的参数，设定相同的参数值，设计实验。实验分为真人实验和暖体假人实验，真人测试实验共有16组，暖体假人测试实验有一组。测试低温环境中，相变防护服的防护时间，同时测试了皮肤温度，微气候温度，口腔温度以及人体主观热感觉。通过实验数值与计算数值比较，理论计算结果与实验测试结果有很好的一致性，低温环境下，人体处于站立静止或轻微活动，无风无太阳辐射作用时，背心式相变防护服的防护时间的计算公式适用。