Материалы с фазовым переходом (PCM)в последнее время привлекли значительное внимание в отрасли. Эксперты отмечают, что применение этих материалов для хранения тепловой энергии в промышленном и строительном секторах,-а именно, технологии длительного-сохранения тепла или холода-близятся к коммерческой зрелости. Но что именно представляют собой материалы фазового перехода и могут ли их рыночные перспективы действительно оправдать ожидания?
Глобальное потепление является одной из главных экологических проблем, стоящих сегодня перед миром. Научные исследования показывают, что частота, продолжительность и географический охват явлений экстремальной жары заметно возросли, что представляет собой серьезную угрозу для здоровья человека. Хотя системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) могут эффективно смягчить тепловой стресс в помещении, они не могут охватывать сценарии на открытом воздухе, такие как пожаротушение, военная подготовка и строительство. В условиях высокой температуры, интенсивной деятельности и использования защитной одежды, ограничивающей испарение пота, работники, работающие на открытом воздухе, подвержены-тепловым травмам и снижению эффективности работы. Следовательно, технологии индивидуального охлаждения, которые регулируют микроклимат пользователя, стали критически важными решениями.
Индивидуальная охлаждающая одежда реализуется в основном с помощью трех технологий: одежда с воздушным-охлаждением (ACG), одежда с жидкостным-охлаждением (LCG) и одежда с фазовым-охлаждением (PCG). ACG используют компрессор для подачи охлажденного воздуха, который усиливает испарение пота и конвективную потерю тепла от кожи; В LCG достигается кондуктивное охлаждение посредством циркулирующих трубок с холодной-жидкостью; PCG, как пассивные системы охлаждения, поглощают тепло тела за счет скрытой теплоты плавления PCM, не требуя внешнего оборудования и обеспечивая превосходную портативность.
Длительное воздействие окружающей среды с высокой-температурой и-влажностью вызывает термическую нагрузку на организм человека и значительно снижает эффективность работы. Охлаждающая одежда для индивидуальной-перемены (PPCG) эффективно снижает тепловую нагрузку и улучшает тепловой комфорт за счет регулирования микро-среды внутри одежды, что делает ее особенно подходящей для работников, работающих на открытом воздухе.
Ключевые факторы, влияющие на эффективность охлаждения
- Материалы. Приоритет следует отдавать PCM с высокой скрытой-теплоемкостью, температурой плавления, соответствующей температурному-диапазону комфорта человека, и высокой теплопроводностью.
- Конструкция герметизации: рекомендуется равномерно распределить необходимое количество PCM по термочувствительным участкам туловища и добавить изоляционный слой снаружи карманов PCM, чтобы замедлить проникновение тепла.
- Воздействие на окружающую среду. Эффективность охлаждения может несколько снизиться в условиях экстремальной температуры или высокой-влажности.
Нагрузка-Вызванные метаболические затраты
Помимо желаемого охлаждающего эффекта, дополнительный вес PPCG увеличивает скорость метаболизма пользователя, тем самым снижая чистую эффективность охлаждения.
Ограничение продолжительности охлаждения
Продолжительность эффективного охлаждения ограничена необратимым процессом-изменения фаз ПКМ и спецификой сценариев применения. Инновационные подходы,-такие как сочетание PCM с разными температурами плавления или интеграция контуров жидкостного-охлаждения-предлагают многообещающие стратегии увеличения стойкости к охлаждению и заслуживают дальнейших исследований.
Современные приложения
В современной практике портативные охлаждающие ледяные кольца и браслеты (изотермические пакеты) являются примерами типичных применений ПКМ. Эти продукты поддерживают прохладную микро-среду, точно контролируя циклы плавления и повторного-затвердевания ПКМ, тем самым создавая эффективную систему тепло-передачи.
