В настоящее время усиление парникового эффекта и глобальное потепление привели к увеличению воздействия на человека опасной термической среды.
Согласно исследованиям, более 50 миллионов рабочих в Китае работают в условиях высоких-температур, причем примерно три-пятых заняты на открытом воздухе, например в горнодобывающей промышленности, строительстве, пожаротушении, спорте и полевых исследованиях. В жарких условиях физический труд ускоряет обмен веществ человека, снижает жароустойчивость и вызывает значительную термофизиологическую нагрузку, что приводит к снижению трудовой выносливости, производительности труда и повышению уровня несчастных случаев. Длительное воздействие сильной жары нарушает тепловой и гидроэлектролитный баланс организма, повышая риск обезвоживания, теплового удара и тяжелых термических заболеваний,-включая сыпь, судороги, истощение и даже смерть.
Исследования показывают, что базовый уровень аварийности, связанный с температурой окружающей среды, составляет примерно 20 градусов. Когда температура превышает 28 градусов, уровень несчастных случаев увеличивается на 30%. Например, в период с 2001 по 2010 год 108 пожарных в США погибли во время тренировок на открытом воздухе при высоких-температурах, что составляет более 11 % всех погибших пожарных, о которых сообщает Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA). Эти статистические данные подчеркивают постоянную проблему смягчения термического стресса для работников на открытом воздухе в таких секторах, как спорт, пожаротушение, горнодобывающая промышленность и строительство,-что является важнейшим приоритетом для физиологов и специалистов по гигиене труда.
Чтобы уменьшить тепловую нагрузку при работе в условиях-высоких температур, необходимы методы улучшения отвода тепла человеком и восстановления теплового равновесия. Текущие решения включают кондиционирование воздуха, вентиляторы и персональные охлаждающие устройства. Однако системы кондиционирования воздуха громоздки,-емки и непригодны для использования на открытом воздухе, что требует разработки портативных, энергоэффективных-систем охлаждения. Исследования показывают, что только 1–2% метаболического тепла человека рассеивается посредством дыхания и проводимости, 75% — посредством излучения и конвекции, а остальная часть — через испарение через кожу.
Поскольку одежда напрямую соприкасается с кожей, она существенно влияет на перенос тепла и влаги между телом и окружающей средой, что делает ее ключевым фактором теплового комфорта. Таким образом, разработка персональных систем охлаждения (PCS), способных регулировать тепловой комфорт в жарких условиях, является обязательной. Персональная охлаждающая одежда (PCC), являющаяся наиболее энергоэффективной-и удобной PCS, объединяет одежду с механизмами охлаждения для оптимизации микроклимата между телом и одеждой. Это позволяет пользователям самостоятельно-охлаждаться, повышая производительность и тепловой-влажный комфорт для работников,-работающих при высоких-температурах.
Идея возникла из применения текстиля в костюмах космонавтов, предназначенных для того, чтобы выдерживать экстремальные колебания температуры во время орбитальных полетов. Благодаря внедрению материалов фазового перехода (PCM) в ткани скафандров эта технология перешла на рынок гражданской одежды, что привело к быстрому развитию функциональной одежды.