基于相变材料与微型通风风扇的新型个体混合冷却服在温热环境下的制冷效果研究

采用暖体假人研究了一种基于由相变材料和微型通风风扇的混合冷却服在温热环境(温度(30±0.5)℃,相对湿度47%±5%,风速(0.4±0.1)m/s)下的制冷效果。混合冷却服制冷效果的评价参数主要包括总热阻、总湿阻、热损耗和制冷功率,实验方案包括Fan-off(通风关闭且移除相变材料)、Fan-on(通风开启但相变材料移除)、PCM+Fan-off(通风关闭但内置固态相变材料)和PCM+Fan-on(通风开启且内置固态相变材料)4种。假人出汗方式采用不出汗(干态测试)和出汗(湿态测试)2种。研究结果表明,开启风扇显著降低了冷却服的总热阻和总湿阻;在Fan-on和PCM+Fan-on两种工况下,冷却服的总热损耗((332.0±3.6)W/m2和(332.0±6.6)W/m2)均显著高于其在Fanoff工况下的总热损耗((166.7±0.5)W/m2);在干态测试条件下,该混合冷却服的干热损耗主要由相变材料提供,在PCM+Fan-off和PCM+Fan-on两种工况下,冷却服的平均制冷功率分别为62.8 W和63.9 W,制冷持续时间分别是8 min和110 min;在湿态测试条件下,该新型混合冷却服的热损耗主要由微型风扇组提供,在Fan-on和PCM+Fan-on两种工况下的湿热损耗分别占总热损耗的84.4%±1.2%和83.1%±1.4%。

相变—通风混合冷却服的冷却效果及其测评方法进展

相变—通风混合冷却服中两种介质之间存在相互影响,作用机制复杂。本文从冷却介质、服装、人体和环境四个方面剖析了影响冷却效果和着装热湿舒适性的关键因素,发现各因素对冷却效果的交互影响还未得到细化研究,且忽视了服用性能方面的影响。同时,分析了不同测评方法在相变—通风混合冷却服中应用时的适用性及局限性,研究表明物理实验采用的方法、程序和指标的不同会影响测评结果,数值模型存在简化热湿传递和通风过程等不足。本文提出未来的研究可以综合考虑多方面因素对冷却效果的交互影响,探寻兼顾冷却和服用性能的冷却服参数设计;对冷却效果的测评则应考虑建立更加标准化的物理实验测试方法与综合评价体系,并完善对衣下空气层形态、空气流动及热湿传递过程的数值模拟。