一種基于微氣流風道設計的降溫工作服

于子桐 劉建安 張澤芳 樸顯淑 劉唱 金敬福

摘?要：如今很多人因工作環境和特定職業需求必須身著工作服而不能自由選擇衣物，由此提出一種基于微氣流風道設計的降溫工作服。本項目整體采用氣流風道，導熱結構與排氣口相結合的降溫方式，對現有的傳統空調服進行了較大的改進提升，解決了傳統空調服服裝鼓脹和散熱性差的問題，具有散熱效率高、舒適美觀的特點。

關鍵詞：氣流風道;微氣流;導熱結構;排氣口

1?緒論

隨著中國經濟的飛速發展和居民生活水平的提高，人們對于服裝舒適性的要求越來越高，但有很多人因工作環境和特定職業需求必須身著工作服而不能自由選擇衣物。比如一些生活中的工作場景：在炎熱的夏天工作的環衛工人，身著長袖環衛工作服常常汗流浹背;交通警察身著警服站在道路中央指揮交通，背部已經被汗水浸透;在工業生產中，常常需要工作者在各種高溫環境下長時間工作，例如鑄造廠、鍋爐車間、鋼鐵廠、玻璃廠、電廠、鍛造車間、焊接操作、噴沙、油漆烘烤操作、粉末噴涂、有害廢料清除等。

上述場景中，長時間穿著工作服會導致熱量在服裝和人體間的微環境內大量累積，使人感到不適，十分不利于工作者的身體健康。再如醫用防護服、阻燃防護服、生化服和防輻射服等專用防護服在起到相應保護作用的同時，在生產制造時并未兼顧舒適性及服裝內氣體流通性的問題，致使長時間穿戴后令使用者悶熱難受，降低工作效率，甚至引發中暑、熱射病等安全事故。嚴重的癥狀如熱射病，也就是重癥中暑，是機體長時間暴露在高溫高濕狀態后，核心體溫迅速升高，進而引發多器官功能傷，并伴有中樞神經系統功能障的嚴重臨床綜合征。熱射病發病急，病情進展快，如得不到及時有效治，病死率達50%以上。

目前的空調服，主要靠在衣體上安裝風扇，風扇的進風口位于衣體外側，風扇的出風口位于衣體內側。風扇工作時，風扇吹出的直沖氣流充滿使用者身體與衣體內側之間，造成工作服本體的鼓脹，不利于穿著者的工作，工作服美觀性舒適性實用性較差，而且還會導致工作服本體中氣流的流通性差，進而使空調服的散熱性變差，因此目前的空調服需要改進和完善。

2?市場現狀調研

根據調研我們發現了幾種現有的服裝降溫技術，但同時也發現了這些技術或多或少的存在問題，以至于它們無法真正投入市場，無法運用到實際的工作條件當中為工作人員提供保護。

2.1?利用壓縮機制冷

此類空調服冷源是冷卻水，通過壓縮機運轉以達到制冷目的，但結構復雜、體積龐大、質量重、能耗高，壓縮機不便于隨身攜帶，使用場合非常有限。

冷卻管如果出現破損，冷卻液流出，可能造成人體凍傷，存在極大的安全隱患。泄露時，人體首先會感到刺痛，接著皮膚會出現蒼白的斑點，伴有麻木感，而后就會出現卵石似的硬塊，伴有疼痛、腫脹、發紅、起皰，最后減弱、消失。所以這種技術的安全性無法得到保障。

2.2?利用氣流攜帶熱量

在空調服上安裝風扇，通過風扇將環境與衣服內部空間相通，將室外空氣吸到衣服內部，使得汗水蒸發吸收人體表面的熱量，從而使人體表面冷卻。但此類空調服成本高，需要經常更換電池，并且服裝內未設置排氣口，衣服內空氣流通不暢，導致衣服膨脹甚至影響人的活動，此外，風扇的直沖氣流也會引起人體的不適。

人體在接受長時間的大氣流吹拂時，人體表皮血管松弛、毛孔舒張、體表溫度相對變低、機體抵抗力降低，易遭受外界侵害，容易出現感染，比如出現感冒、腹痛、腹瀉等消化道的癥狀，甚至導致人體出現散熱障礙，也可能表現為皮膚毛孔開合出現失常，導致患者很少有汗液出現或者有汗液大量出現，出現不正常的情況。

如果是長時間的大氣流直吹，尤其是頭部或身體，就會使得身體一側的血管收縮、血液流動不暢、血液溫度不平衡、造成局部神經缺血缺氧，從而使得肌肉麻痹、失去知覺，甚至引發中風、面癱等問題。

因此，研發一種新型穿著更加舒適、散熱效率更高的降溫工作服已成為一個重要研究課題，這對于勞動者的工作需求具有重要的現實意義。

3?總體設計

一種基于微氣流風道設計的降溫工作服設置有：工作服本體、氣流風道、導熱結構、排氣口。其中氣流風道設置于工作服本體的內部夾層中，由柔性硅管制成，主風氣流道設置在腰線上，支氣流風道分布于前衣片和后衣片上;風扇組件與主風道由進氣端物理連接，微氣流通過進氣端流入主風道，并通過預制在主風道上的多個間隔分布的出氣孔與支風道進行連接，并在支風道另一端連接有排氣口;排氣口基本設置于肩頸部及腋下處，更有利于熱量的散發;導熱結構，一端貼附于氣流風道上，另一端貼附于工作服本體的夾層內里上，導熱結構吸收人體散發熱量并傳導至工作服本體的外部。

4?工作過程

本項目是基于微氣流風道設計的降溫工作服的優選實施方案如下圖所示，包括：工作服本體1、風扇組件2、氣流風道3、主風道31、支風道32、導熱結構4、排氣口5。

本項目提供的一種基于微氣流風道設計的降溫工作服，使用者穿著降溫工作服時，將風扇組件與電池連接，風扇組件開始工作，風扇組件吹出的風經由進氣端進入主風道內形成微氣流;主風道內的氣流從出氣孔流入支風道內;氣流通過豎直陣列在服裝本體的夾層內的氣流風道的支風道流經全身，微氣流在氣流風道內流通直至由排氣口排出，同時導熱結構貼附于氣流風道上、置于工作服本體內側用以吸收人體散發熱量，通過氣流的流通和導熱結構的共同作用及時帶走人體熱量，進一步保證了服裝的通風性和散熱功能，讓使用者在穿著降溫工作服時更為舒適和涼爽。

作為優選實施例，風扇組件可以使用USB接頭、將電池調整為充電寶，滿足隨時使用、充電便利的現實需求;氣流風道分布于衣服本體的前衣片、后衣片以及腰線處;導熱結構與氣流風道相配合，延伸經過人體的背部、胸部和腰部，依據人體各部位發熱情況合理排布氣流風道的密度。人在工作活動中，不同部分的出汗發熱情況不同，人體平均體表溫度較高的身體部位，需要更密集的氣流風道來散熱，例如：前胸、腋下，要陣列和排布更密集的氣流通道，最大限度地帶走服裝內濕熱空氣，保證服裝內部的干燥涼爽;排氣口設置在衣服本體外側的肩頸部及腋下，氣流流入氣流風道，流出排氣口，實現良好的氣流交換，可以及時帶走人體工作活動產生的熱量;并且工作全程氣流外進外出，沒有流經衣體內側，合理地解決了傳統空調服的鼓脹問題;材料的選用方面：氣流風道的材料選用薄壁柔性硅管，硅管材質柔軟，便于舒適使用，同時通風效果良好，使用壽命更長;導熱結構選用柔性導熱性良好的材料來滿足服裝的散熱性和舒適性，如多級碳纖維材料、鋁膜材料、銅膜材料等。

5?項目優點

一種基于微氣流風道設計的降溫工作服的結構優化，實現了散熱快、通風性好等目標，解決了傳統空調服存在氣體不流通形成衣內鼓脹造成使用不便的問題，有效避免了傳統空調服中的直沖氣流，采用微氣流的流通使工作人員穿著更舒適，具有良好的使用效果。本項目保留了傳統工作服安全性能的同時，解決了傳統空調服直沖氣流不舒適、氣體不流通和散熱效率低的問題，改進設計了一種基于微氣流風道設計的降溫工作服，具有良好的應用前景。

6?應用前景分析

本產品造價低于市場同類產品，有效地解決了現階段空調服所面臨的難題，微氣流的理念具有極佳的推廣效益。尤其對于中國位于各個冶煉廠，高溫環境崗位下的勞動力基數來說，將會是一種供不應求的市場關系。

放眼現代的發展潮流，智能穿戴正逐步走進人們的生活當中，人們對于健康問題的關注度也越來越高。而現有的智能穿戴設備所采集到的人體健康數據極為有限，體溫往往作為一種難以被采集但又非常重要的數據被忽略，但本項目的未來研發方向可以解決這個問題。

綜上所述，我們的項目——基于微氣流風道設計的降溫工作服具有極大的市場價值和廣闊的市場前景。

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基金項目：吉林大學國家級大學生創新創業訓練項目（編號：202010183368）

作者簡介：于子桐（2000—?），女，漢族，遼寧大連人，本科，學生，研究方向：輕工類。