Le gilet de refroidissement Megacool offre une protection thermique aux travailleurs dans des environnements-à haute température, améliorant ainsi le confort du corps. Actuellement, la Chine possède plus de 60 mines à haute température-, dont 38 mines dépassant 30 degrés. À mesure que les ressources en charbon superficiel diminuent, l’exploitation minière future se concentrera sur des gisements plus profonds, où les risques thermiques sont devenus le sixième risque majeur après le gaz, le feu, la poussière de charbon, la pression du sol et les risques liés à l’eau, entravant gravement l’efficacité de l’exploitation minière en profondeur. De plus, des industries comme la fonderie d’acier exposent les travailleurs à des températures ambiantes allant jusqu’à 50 degrés. Une exposition prolongée à la chaleur entraîne de la fatigue, une productivité réduite et des risques physiologiques tels qu'un déséquilibre électrolytique et une déshydratation, menaçant la santé et la sécurité des travailleurs. Par conséquent, les vêtements rafraîchissants pour les environnements-à haute température revêtent une importance cruciale.
1. Classification du gilet de refroidissement
(1) Par structure de vêtement
un. Gilet de refroidissement localisé
Basés sur les variations régionales de la production et de la dissipation de la chaleur humaine, ces vêtements ciblent les zones à forte activité métabolique, principalement la tête et le torse. Des études montrent que le torse présente le taux métabolique de base et la capacité thermique les plus élevés pendant le travail. En exploitant les gradients de température entre les sources de refroidissement et les supports conducteurs, les vêtements de refroidissement localisés éliminent le besoin de sources d'alimentation externes. Leur structure simple, leur portabilité, leur refroidissement efficace et leur aspect pratique les rendent largement applicables dans les environnements industriels et quotidiens.
b. Gilet rafraîchissant pour tout le corps
Ces vêtements assurent un refroidissement complet du torse et des membres, assurant ainsi un confort thermique global. Ils sont généralement réservés aux environnements de chaleur extrême (par exemple, fonderies, zones chimiques) ou aux scénarios nécessitant une protection complète du corps contre les gaz toxiques.
(2) Par moyen de refroidissement
un. Gilet refroidi par air-
Utilisant un refroidissement actif, ces vêtements utilisent des unités de réfrigération pour refroidir l'air, qui est purifié et canalisé à travers des tubes ou des couches de vêtements pour refroidir l'utilisateur. Le mécanisme de refroidissement repose sur une évaporation améliorée de la sueur et un transfert de chaleur par convection.
Avantages : Alimentation en air abondante, refroidissement prolongé, rendement élevé.
Limites : les couches remplies d'air-restreignent la mobilité, nuisant à l'efficacité opérationnelle dans les espaces confinés (par exemple, les mines). Les systèmes de réfrigération présentent des risques d'explosion dans les environnements nécessitant des mesures antiexplosion strictes.
b. Gilet de refroidissement à changement de phase
Fonctionnant via un refroidissement passif, ces vêtements intègrent des matériaux à changement de phase (PCM) qui absorbent la chaleur pendant les transitions de phase (par exemple, solide à liquide). Par exemple:
PCM solides à liquides : lorsque les températures ambiantes dépassent le point de changement de phase du PCM, le matériau fond, absorbant la chaleur pour refroidir le corps. À l’inverse, lorsque les températures descendent en dessous du point de changement de phase, le PCM se solidifie, libérant la chaleur stockée pour maintenir l’équilibre thermique. PCM courants : glace, neige carbonique, paraffine, hydrogels et polymères superabsorbants, la glace, les hydrogels et la paraffine étant les plus répandus.
Avantages :
- Faible coût, conception simple, facilité d’utilisation et double fonctionnalité (refroidissement et isolation).
- Diverses options PCM, notamment des matériaux organiques, inorganiques et hybrides, permettent des applications dans les secteurs miniers, métallurgiques et industriels.
- Maintenir un « microclimat » stable au sein du vêtement, assurant un confort durable.
- Axe de recherche : Les PCM sont un point chaud dans les études de gestion thermique en raison de leur adaptabilité et de leur efficacité.
2. Progrès de la recherche sur le gilet de refroidissement à changement de phase
Dans l’étude du gilet de refroidissement à changement de phase, les progrès peuvent être poursuivis grâce aux approches suivantes :
(1) Développement de matériaux d'encapsulation-résistants à la corrosion et malléables
Concentrez-vous sur l'identification de matériaux d'encapsulation présentant une résistance à la corrosion et une plasticité supérieures, combinés à des techniques d'encapsulation avancées pour empêcher la déformation et les fuites des matériaux.
(2) Optimisation de la conception des pochettes d'encapsulation
Modifications de la pochette : introduisez des perforations spécifiques ou des motifs de thermoscellage-pour augmenter la zone de dissipation thermique du matériau, améliorant ainsi l'efficacité du refroidissement.
Contexte-Sélection de pochettes spécifiques : pour les besoins de refroidissement rapide : utilisez des pochettes thermoconductrices pour accélérer la fusion et le refroidissement du PCM. Pour les environnements thermiques modérés : utilisez des pochettes isolées pour ralentir la fonte du PCM et prolonger la durée de refroidissement.
(3) Amélioration de la conductivité thermique du PCM
Intégrez des poudres métalliques à l'échelle nanométrique (par exemple, aluminium, cuivre) dans des nanocapsules pour améliorer la conductivité thermique. Développez des PCM composites avec une efficacité de dissipation thermique élevée et une longévité opérationnelle prolongée.
(4) Technologies d'activation pour la réactivation du PCM
Créez de nouveaux matériaux ou appareils pour réactiver rapidement les PCM épuisés, permettant ainsi la réutilisation et minimisant les temps d'arrêt dans les workflows à haute-efficacité.
(5) Encapsulation solide des PCM
Concevez des matrices d'encapsulation solides avec des conductivités thermiques variables pour contenir les PCM liquides après-fusion, garantissant ainsi l'absence de fuite. Faites correspondre les propriétés de la matrice aux demandes thermiques spécifiques à l'application.
(6) Développement de vêtements de refroidissement PCM intégrés
Concevez des vêtements de refroidissement multifonctionnels-qui combinent les avantages du PCM avec des systèmes auxiliaires pour-surveillance et régulation de la température en temps réel.
(7) Optimisation de la conception interdisciplinaire
Incorporer les principes de la thermodynamique, de l'hygiène des vêtements et de l'ergonomie pour obtenir : Un poids réduit ; Durée de refroidissement optimale ; Confort du porteur ; Simplicité opérationnelle ; Capacités multifonctionnelles- ; Mettez l'accent sur une conception-centrée sur l'humain pour prioriser les besoins des utilisateurs.
Le gilet de refroidissement à changement de phase a de larges perspectives d'application. Nous devons rechercher de bons matériaux et méthodes d'emballage, améliorer la conductivité thermique des matériaux à changement de phase, développer des matériaux composites à changement de phase avec un bon effet de dissipation thermique et une longue durée de vie de la batterie, et développer de nouveaux matériaux ou équipements capables d'activer rapidement les matériaux à changement de phase. Sur la base de matériaux à changement de phase, nous devrions développer de nouveaux vêtements de refroidissement intégrés dotés d'un bon effet de refroidissement et d'une bonne fonction de contrôle de la température, et promouvoir davantage le développement de vêtements de refroidissement à changement de phase.