Metody redukcji obciążenia termicznego z wykorzystaniem innowacyjnych związków zmiennofazowych (PCM) implementowanych w odzieży ochronnej

Kierownik projektu: mgr inż. Magdalena Zwolińska

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie metody redukcji obciążenia termicznego za pomocą implementacji innowacyjnych związków zmiennofazowych (PCM) w odzieży ochronnej przeznaczonej dla pracowników zatrudnionych w warunkach środowiska gorącego.

Na podstawie właściwości, którymi powinien się cechować PCM, wybrano 4 komercyjnie dostępne PCM możliwe do stosowania w odzieży. Określono również założenia do powstania nowego związku zmiennofazowego w postaci cieczy jonowej oraz opracowano konstrukcję kamizelki przeznaczonej do badań efektywności działania PCM.

Przeprowadzono badania efektywności działania kamizelek chłodzących wypełnionych PCM z zastosowaniem nowej metody badawczej. Metoda ta opiera się na wykorzystaniu manekina termicznego do ilościowego określenia efektu działania wyrobów z PCM w różnych warunkach środowiska termicznego oraz wyznaczenia najbardziej sprzyjających warunków temperatury otoczenia, dla których dany wyrób powinien być stosowany w praktyce. Badaniom poddano 4 związki zmiennofazowe oraz 2 sposoby upakowania kamizelki. Dodatkowo zbadano kamizelki wypełnione 2 rodzajami nowej cieczy jonowej. Na podstawie uzyskanych wyników badań wytypowano najlepsze rozwiązanie, pod kątem odbierania ciepła przez kamizelkę z powierzchni manekina.

Następnie wykonano badania porównawcze kamizelek chłodzących, tj. kamizelki A – wypełnionej komercyjnie dostępnym PCM oraz kamizelki B – wypełnionej innowacyjną cieczą jonową. Badania skuteczności chłodzenia kamizelek z PCM przeprowadzono w komorze klimatycznej z udziałem 6-osobowej grupy ochotników. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż zastosowanie kamizelki chłodzącej (zarówno typu A jak i B) powodowało zmiany wartości niektórych wskaźników (np. lokalną temperaturę w kamizelce mierzoną w okolicy części lędźwiowej u ochotników) w stosunku wyników uzyskanych podczas badań w kamizelce bez wypełnienia związkami zmiennofazowymi.

Projekt II.B.16. Średnia wartość lokalnej temperatury, mierzonej w kamizelce w okolicach części lędźwiowej kręgosłupa ochotników, w zależności od wariantu badania

Na postawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że zastosowanie wytypowanych kamizelek (zarówno A jak i B) powodowało obniżenie oraz spowolnienie wzrostu m.in. wartości temperatury mierzonych na skórze, bieliźnie oraz w samej kamizelce w porównaniu z wariantem z kamizelką bez wypełnienia PCM. Nie odnotowano natomiast znaczących różnic w obliczonym współczynniku akumulacji ciepła czy subiektywnej ocenie ochotników dla badanych kamizelek.

Opracowano dokumentację techniczną dotyczącą konstrukcji kamizelki chłodzącej oraz zastosowanej w badaniach cieczy jonowej. Sfinalizowano 2 zgłoszenia patentowe: dotyczące wzoru użytkowego kamizelki chłodzącej oraz nowego zastosowania związku zmiennofazowego – cieczy jonowej.

Wyniki projektu przedstawiono w 2 publikacjach o zasięgu krajowym i 1 o zasięgu międzynarodowym  oraz zaprezentowano na 2 konferencjach międzynarodowych. Przygotowano również materiały informacyjne nt. stosowania PCM w odzieży ochronnej oraz wytyczne dotyczące stosowania PCM
w odzieży (w formie broszury i ulotki).

Jednostka: Pracownia Obciążeń Termicznych

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013