国内外冷却服的发展现状及关键技术

China Personal Protective Equipment

1前言

为了适应现代化高技术战争的需要,解决在热环境下工作人员由于热应激效应造成的体能消耗过快而导致注意力不集中、作业能力下降等问题,国外上世纪

50年代开始研制液冷服,第一件液冷服是Burton和Collier于1962年设计研制的,应用于英国皇家空军,为排除飞行员的代谢热而研制的[1]。20世纪60年代末冷却服应用于美国宇航局(NASA)的APOLLO登月计划,属于舱外航天服的一部分。近30

年来,国外在个体冷却方面做了

大量的研究工作,已经研制出适

合不同行业人员穿着要求的冷却

服装。目前,它的应用范围已逐

步扩展到航空、航海、野战、生

化、消防、交通、冶金、采矿、

核工业、医疗和体育等领域,用

于在高温环境中防护人体过热或

增强人体热舒适性,或某些疾病

的治疗。我国在这方面的研究工

作起步较晚,但也取得了一定的

进展,已研制出不同形式的冷却

背心、全身式液冷服、液冷头盔

等,多用于航空航天、军用等领

域,而医用和民用相对较少。

2国内外冷却服发展现状

2.1国外冷却服发展现状

1989年美国海军舰船上的水

兵为了降温而采用了在前后兜里

装满冰水的降温方法。这种原始

的降温方法是把装有冰水的软管

缝在背心里,用水泵使其循环,

这种降温系统也可以称为个人冷

却系统。此系统用泵使约2升冰

水循环,冷却时间大约能维持

国内外冷却服的发展现状及关键技术

韩增旺1唐世君2赖军2

(1军事经济学院武汉4300352总后军需装备研究所北京10010)

【摘要】本文论述了国内外冷却服的发展现状,介绍了3种制冷技术路线,指出了其各自的关键技术,

有利于人们对冷却服的发展趋势进一步的了解和认识。

【关键词】冷却服制冷技术综述

The Current International Research Situation and Key

Techniques of Cooling Garment

Han Zeng Wang1Tang Shi Jun2Lai Jun2

(1Military Economy Academy Wuhan4300352The Quartermaster Equipment Institute of the

General Logistics Department of CPLA Beijing10010)

【Abstract】This paper deals with the current research situation of cooling garment at home and abroad.First of all,it introduces three techniques routes about refrigeration,and then it points key techniques of every route.So that it can serve the purpose of having further understanding of cooling garment.

【Keywords】Cooling Garment refrigeration techniques review

防护装备技术研究

11

2009年第4期中国个体防护装备

China Personal Protective Equipment

35~45分钟。

由“美国陆军士兵系统研究中心”(又名纳蒂克实验室),开发的“拦截者”风冷式战术背心,它采用蜂窝状结构,并通过电动换气扇促进空气在防护服和皮肤之间的空隙中流通,从而达到制冷和辅助排汗的效果。根据反馈意见,设计者今后还将对其进行改进,包括采用兼容性更好的电池,减轻引擎重量,降低风扇噪音等等。1991年海湾战争期间,美空军为费尔柴尔德飞机公司(Fairchild)研制生产了一种新型间歇性多人降温系统。该系统由空调器、化学战剂过滤器和背心3部份组成,空调器产生的冷气流经软管通入化学战剂过滤器,然后再通入防护服的背心内,以起到降温作用。该系统可同时为10名地勤人员供送冷气。

美国海军航空兵系统司令部正开发一种称为“制冷盔甲”的背心式空调系统。该系统采用的方法是:通过一套过滤吹风管将周围的空气吸进位于进气口一侧的空气调节器,经过调节的空气从出气口进入飞行服内的导管,达到降低飞行员体温的目的。系统开始运转后,内部电扇就会打开,并释放冷气,可以将飞行员周围的温度降低18℃。“制冷盔甲”系统采用电池供电,不受飞机供电系统的影响,即使飞行员离开飞机后也可以使用。据资料记载:派驻阿富汗执勤的英国士兵乘坐弯刀(scimitar)坦克巡逻沙漠地区时,车内的最高温度达到70℃。为了解决降温问题,

英国科学家研制出一套简易降温

系统:把两条软管插进上衣和裤

子,接入坦克通风口,把户外较

低温空气抽进衣服,可以使温度

降至58℃。

德国研制的降温背心外表看

上去与普通的运动背心没什么区

别,但其夹层里密布着细小的水

管,水管中流淌着17摄氏度的

降温液,以达到抵御高温、帮助

运动员保持体能的作用。最重要

的是,这种背心的外层隔温性非

常好,有效阻断外部热量进入,

使降温效果保持更久。

瑞士联邦材料测试与研究实

验室(EMPA)最近宣布,它已

研制出供多发性硬化症患者使用

的超轻降温服。这套降温服包括

裤子和背心。降温服有3层,两

层化纤膜夹着一层织物,形成可

以注水的空间。化纤膜透气但不

透水。使用者可通过医用注射器

向降温服内部注水,每次注水可

给身体降温60分钟。

2.2国内冷却服发展现状

中国科学院理化所刘静教授

的基于微型风扇阵列系统是人体

降温空调服[2]。风扇尺寸较小,易

于编织到衣服内,从而可对所接

触的皮肤局部进行强化换热,促

进该处气体的对流及汗液蒸发;

当大量由此集成的风扇阵列工作

时,即可完成对身体特定部位皮

肤表面的温度进行选择性调节,

由于微型风扇体积小,耗能低,

重量轻,人体穿着后无明显不

适,衣服的使用与常规情况没有

差别,可望实现较为舒适的空调

服。

国内1980年开始进行直升

飞机飞行员用液冷头盔的研制工

作,1982年开始了便携式局部液

冷服(YL-IA)的系统研制工作。

1985和1986年在“远洋号”测

量船使用液冷服(YL-IA)取得

了较满意的效果。目前我国深圳

德升科尔公司已研发成功另一款

新型的便携式单兵降温系统,该

降温系统由降温背心和制冷系统

组成,背心前后布满蛇形塑料管

道;制冷系统中分别有电池、泵

和作为冷源的冰袋,以及其它部

件。使用时将背心和制冷系统相

连接,开启电源后,利用制冷系

统中的水泵将冰袋的冰水通过热

循环注入背心的塑料管道中,使

其循环达到制冷功能,并通过热

敏传导使系统达到恒温效果。

清华同方研制的医用降温

服,从表面上看好像摄影记者们

常穿的“兜兜背心”,在一件普

通布制背心上,根据人体的主要

发热部位,如前胸、后背、腋下

等,缝了许多小兜,每个小兜装

着一个密封的小塑料袋。小塑料

袋内装有一种相变吸热降温材

料,这种材料是该校建筑系研制

的高性能相变材料,相变温度为

27℃左右,相变潜热可达200kJ/kg

左右,约是水的比热容的50倍,

能够持续几个小时吸收人体散热

量。这种材料性能稳定,无毒无

害,能够多次使用,使用前只需

将其放在20℃左右的环境中(如

冷水)保存,便可成为固态。使

防护装备技术研究12

2009年第4期中国个体防护装备