热矿井降温服的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在酷热的矿井中穿的降温服，尤其是它能有效地吸收人体散热， 又能挡住井内热环境向人体的传热，高效节能地实现防暑降温。它也能被用作夏天的环卫 工人降温服。
背景技术：
以煤矿为代表的矿井，地下深度可达800米以上。井内的空气温度可达40°C以上， 而且相当潮湿，相对湿度达90 %以上。矿井工人在井内作业不仅工作效率低下，而且健康和 生命安全也受到威胁。就拿煤矿来说，因为煤是我国最主要的能源资源，随着经济的快速增 长，国家对煤的需求量在逐年增长。采煤工人的防暑降温就成为政治上和经济上的迫切任务。给地表建筑空间降温，通常采用制冷机组或空调设备的制冷循环原理来实现，即 通过消耗电能或热能，使循环工作的流体(简称工质)将建筑空间的热量取走，放到大气环 境或江河湖泊中去。一般建筑环境要求温度被降到26°C、相对湿度被控制在60%左右。给矿井的空气环境降温，采用常规制冷机组或空调设备面临几大难题第一，井底 离地表甚远，无论是把流动的制冷剂还是冷媒体(冷风、冷冻水)送进井底，都需要相当大 的输送动力和复杂的输送系统，系统的制造和运行都将耗资巨大；第二，采矿位置不断变 化，空调制冷系统的安装和转移将耗资巨大；第三，井内空气潮湿，如果给井内空气降温， 自然会有很多水蒸气凝结成水而将大量的潜热又放回空气中去，使空气降温的效果大打折 扣。本发明的目的就是为了解决上述存在的问题。
发明内容
由于矿井深且位置不固定，井内空气温度高且湿度大，采用常规空调方案不仅投 资大，而且运行和维护管理费用都相当高。本发明改变给井内大范围空间的空气降温的思 路，紧紧围绕给矿工防暑降温的目的，让矿工将降温服穿在身上，直接取出人体的散热，同 时又阻止井内热环境(人体周围的高温空气和井壁面)也向它和人体传热，实现冷媒的有 效利用。从能耗的角度讲，这个方案的冷负荷只是人体散热，而常规空调制冷方案给矿井降 温的冷负荷却是人体散热与从井壁面向空气传过来的热量之和。由此可见，本方案能达到 节能的目的。本发明的技术方案如下降温服分成三层。中间层内装有易融化的低温固态物质 作为冷媒，由于它的温度比人体的温度低，就能吸收人体向它传来的热量。人劳动时产生的 热释放出去，就会感到舒适。随着吸热的持续，固态物质温度升高至融点时开始融化，融化 时温度不变直至固体全部变成液体，而后液体再吸热时温度继续升高，直至冷媒丧失吸热 能力为止。这个吸热过程中的热包含了温度不变时的融化热和温度升高时的显热，融化热 占主要成分。里层采用压缩空气层，它的作用是在固体冷媒和人体之间形成一个温度阶梯，控制传热的速度，防止人体因散热过快或过慢而感到寒冷或闷热。外层是隔热层，其作用是 阻隔外部的热环境传来的热。因为矿井内空气温度可能比人体的正常温度还高，如果不采 取隔热措施，空气也将向中间层冷媒放热而温度下降，同时空气中的水蒸气又会因空气温 度下降而凝结成水，从空气中析出，放出大量的潜热。二者合起来会使固体冷媒迅速融化升 温，丧失降温能力。方案主要内容可总结如下表所示。
结构性能特点作用里层(压缩空气层)可调厚度控制散热速度，适应人的舒适性要求中间层(可融化的固体冷媒)吸热能融化吸收人体放出的热外层(隔热层)隔绝热辐射、热传导和热对流阻止热环境向中间层传热 本发明的有益效果是，它的结构轻便简捷，转移携带方便，投资少耗能低。它不需 要维持流体流动的风机和驱动泵，不需要管道、风道及其相应的安装和拆卸，不需要给矿井 内的整个环境降温降湿。
图1是热矿井降温服厚度方向层次结构示意图。图1中的标号名称是1、隔热外层；2、冷媒中间层；3、空气内层；4、进气阀；5、放气阀。
具体实施例方式结合附图1，利用冰为冷媒，对热矿井降温服的结构、工作原理及作用效果作进一 步的说明如下在冷媒中间层2中置入0°C (或0°C以下)的冰，因为它比人体的温度低，人体劳 动时放出的热量就会通过空气内层3向它传递过来。冰吸收人体的散热后开始融化(0°C以 下的冰，温度先升到0°C后再融化)，融化时温度保持不变，随着吸热时间的持续，冰全部融 化成0°C的水。融化过程的热为潜热，占吸热的主要部分。水的比热较大，可以继续作为冷 媒吸收显热。水吸热后温度上升，直到26°C左右为止。1千克0°C的冰全部融化成水后再升 温到26°C，能吸收的热量为334kJ+4. 2x26kJ = 443kJ。因为人体不能直接接触0°C的冰，所以必须用空气内层3来间隔冰与人体，以增强 人的舒适感。空气内层3内的空气通过进气阀4被压缩进来。因为冰融化成的0°C的水继 续吸热时温度上升，而人体温度却要维持37°C不变，这样空气层两边的温差会不断减少，人 体散热就不能及时传出。这时可以打开放气阀门5放气，减少空气层的厚度，来增强传热， 提高人的舒适感。隔热外层1由轻质固体绝热材料构成，以隔绝热空气向冰层的导热，其外表面上 涂上红外线反射涂层，防止矿井壁面的热辐射。这样就保证了冷媒的有效利用，达到了节能 的目的。当被用作环卫工人暑夏降温服时，外表面采用对可见光反射性能好的材料。
权利要求
1.一种热矿井降温服，其特征在于，采用易融化的固体物质如冰等作为冷媒中间层，吸 收人体的散热，采用隔热外层阻隔热环境向人体的传热，采用空气内层来调整人的舒适性。
2.根据权力要求1所述的冷媒中间层，其特征是，主要利用固体融化热，也可以兼用固 体和液体的显热。
3.根据权力要求1所述的隔热外层，其特征是利用轻质的固体绝热材料，外表面能反 射热辐射。
4.根据权力要求1所述的空气内层，其特征是，内部是压缩的空气，可以通过进气、放 气阀调整厚度，以适应人体的舒适性。
全文摘要
热矿井降温服的结构分为三层轻质隔热固体材料作为外层、易融化的固体物质作为冷媒中间层、压缩空气作为内层。中间层冷媒温度低，可以吸收人体散发的热量。这个热主要转换为冷媒的融化热及部分显热。内层压缩空气可以通过进气、放气阀调整厚度，适应人体的舒适性。外层隔热层，隔绝外部热环境传来的热量。和常规空调系统相比较，它减少了冷负荷，不需要复杂的管道设备及流体输送系统，省去了繁杂的安装和拆卸工作。主要用于深矿井内矿工的防暑降温，也可以用于酷热日照下的环卫工。
文档编号A41D31/02GK102113714SQ201110040970
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者丁敬芝, 余刚, 王晓云 申请人:武汉纺织大学
文档序号 :
【 747174 】
技术研发人员：丁敬芝,余刚,王晓云
技术所有人：武汉纺织大学
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
技术研发人员：丁敬芝,余刚,王晓云
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