Матеріали зі зміною фази (PCM)нещодавно привернули значну увагу в галузі. Експерти відзначають, що застосування цих матеріалів для накопичення теплової енергії в промисловості та будівництві-а саме технології довготривалого{2}}збереження тепла чи холоду-наближаються до комерційної зрілості. Але що таке матеріали зі зміною фази та чи справді їхні ринкові перспективи відповідають очікуванням?
Глобальне потепління є однією з головних екологічних проблем, з якими стикається сьогодні світ. Наукові дослідження показують, що частота, тривалість і географічний масштаб екстремальної спеки помітно зросли, створюючи серйозну загрозу для здоров’я людини. Хоча системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (HVAC) можуть ефективно пом’якшувати термічний стрес у приміщеннях, вони не можуть охоплювати такі сценарії зовнішнього середовища, як гасіння пожеж, військові навчання та будівництво. В умовах високої температури, інтенсивної діяльності та захисного одягу, який перешкоджає випаровуванню поту, працівники, які працюють на відкритому повітрі, чутливі до теплових -травм і зниження ефективності роботи. Отже, технології персонального охолодження, які регулюють мікро-клімат користувача, стали критично важливими рішеннями.
Індивідуальний охолоджуючий одяг реалізується в основному за трьома технологіями: одяг із-повітряним охолодженням (ACG), одяг-з рідинним охолодженням (LCG) і одяг-з фазовим охолодженням (PCG). ACGs використовують компресор для подачі охолодженого повітря, що покращує випаровування поту та конвективну втрату тепла зі шкіри; LCG досягають кондуктивного охолодження за допомогою циркулюючої холодної{4}}рідинної трубки; і PCG, як пасивні системи охолодження, поглинають тепло тіла через приховане тепло плавлення PCM, не потребуючи зовнішнього обладнання та пропонуючи чудову портативність.
Тривале перебування в середовищі з високою-температурою та високою{1}}вологістю спричиняє термічне навантаження на тіло людини та значно знижує ефективність роботи. Індивідуальний охолоджуючий одяг-зміна (PPCG) ефективно зменшує теплове напруження та покращує тепловий комфорт, регулюючи мікро-середовище в одязі, що робить його особливо придатним для працівників, які працюють на відкритому повітрі.
Основні фактори, що впливають на продуктивність охолодження
- Матеріали. Пріоритет слід надавати ПКМ із високою прихованою-теплоємністю, температурами плавлення, що відповідають діапазону теплового-комфорту людини, і високою теплопровідністю.
- Конструкція інкапсуляції: рекомендовано рівномірно розподілити відповідну кількість PCM на термічно чутливих ділянках тулуба та додати ізоляційний шар поза межами PCM, щоб уповільнити проникнення тепла.
- Вплив на навколишнє середовище. Ефективність охолодження може бути дещо знижена в умовах екстремальної температури або високої-вологості.
Навантаження-Метаболічні витрати
Окрім бажаного ефекту охолодження, додаткова вага PPCG збільшує швидкість метаболізму користувача, тим самим знижуючи чисту ефективність охолодження.
Обмеження тривалості охолодження
Тривалість ефективного охолодження обмежується незворотним процесом-зміни фаз PCM і специфікою сценаріїв застосування. Інноваційні підходи-, такі як поєднання PCM з різними температурами плавлення або інтеграція рідинних{3}}контурів охолодження-пропонують багатообіцяючі стратегії для збільшення тривалості охолодження та заслуговують на подальші дослідження.
Сучасні програми
У сучасній практиці портативні охолоджувальні кільця та браслети (ізотермічні сумки) є прикладами типового застосування PCM. Ці продукти зберігають прохолодне мікро-середовище, точно контролюючи цикли розплавлення–пере-затвердіння ПКМ, таким чином створюючи ефективну-систему теплопередачі.
