Ciepło? Załóż szelki [Eureka! DGP]

Nie taki upał straszny

Sercem tego urządzenia jest klasyczny moduł termoelektryczny, potocznie zwany modułem Peltiera, składający się z dwóch ceramicznych płytek, między którymi znajdują się odpowiednio połączone ze sobą półprzewodniki. Na skutek przepływu prądu jedna strona urządzenia się nagrzewa, a druga staje się zimna. – W ostatnich latach sztywne i kruche moduły zostały zastąpione przez lekkie oraz elastyczne, a jednocześnie skuteczne, jeśli chodzi o chłodzenie – mówi dr inż. Anna Dąbrowska, kierownik Zakładu Środków Ochrony Indywidualnej w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy – Państwowym Instytucie Badawczym (CIOP-PIB). Kierowana przez nią interdyscyplinarna grupa wykorzystała nowoczesne moduły Peltiera do stworzenia chłodzących szelek dla osób pracujących w pełnym słońcu. – Od lat badamy temat szkodliwego wpływu obciążenia cieplnego na organizm człowieka. Dotychczas nasze prace koncentrowały się na wynalazkach mających zastosowanie w takich miejscach, jak huty. Zajmowaliśmy się też kwestiami związanymi z pracą w szczelnej odzieży ochronnej, która sama w sobie stanowi dla organizmu cieplne obciążenie – mówi dr inż. Dąbrowska.

Najbardziej popularnym zastosowaniem modułów Peltiera są urządzenia chłodzące. – Wykorzystuje się je w lodówkach turystycznych albo w takich małych, hotelowych. To nie jest nowy wynalazek, nowe jest to, że moduły są teraz produkowane w formie elastycznej, giętkiej i można je dopasować do kształtu powierzchni czy, jak w naszym przypadku, ludzkiego ciała – mówi dr inż. Łukasz Starzak z Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej.

Mały, lekki, praktyczny...

Innowacyjny zestaw chłodzący składa się z szelek, sterownika oraz zasilającego całość powerbanku, a całość waży niespełna kilogram. – Wyzwaniem dla projektantów zawsze jest miniaturyzacja urządzenia sterującego. To się nam udało. Ważne były też algorytm sterowania i stworzenie odpowiedniego programu dostosowującego intensywność chłodzenia do potrzeb – mówi dr inż. Bartosz Pękosławski, reprezentujący tę samą katedrę. W przypadku szelek moduły Peltiera wykorzystywane są do odprowadzania nadmiaru ciepła z ciała człowieka. – Dodatkowo zastosowaliśmy taśmy odblaskowe i materiał fluorescencyjny, dzięki czemu szelki założone na odpowiednią odzież ochronną zapewniają pracownikowi wymaganą klasę ochrony – mówi dr inż. Anna Dąbrowska. Naukowcy z CIOP–PIB przeprowadzili dwa etapy testów szelek. W obydwóch brali udział pracownicy kolei, którzy dużo czasu spędzają pracując w pełnym słońcu. – Najpierw w warunkach laboratoryjnych, w temperaturze 25 st. C, ochotnicy musieli wykonać kilka serii ćwiczeń fizycznych. Ten wysiłek był intensywniejszy niż ich praca. Chodziło o to, by sprawdzić szelki w cięższych warunkach – opowiada mgr inż. Monika Kobus z Pracowni Odzieży Ochronnej CIOP–PIB. W tym czasie naukowcy notowali, czy uczestnicy testów czują się komfortowo (odczucia subiektywne) i rejestrowali dane z czujników umieszczonych na skórze. – W drugim teście przeprowadziliśmy podobne badania, lecz w trakcie zajęć na rzeczywistych stanowiskach pracy. To przyniosło nam bardzo dobre oceny użytkowników oraz pozwoliło dostosować szelki do reszty wyposażenia, którym dysponują pracownicy kolei – dodaje Monika Kobus. Jak wynika z ustaleń badaczy, chłodzące szelki mogą miejscowo obniżyć temperaturę ciała nawet o cztery stopnie, co, jak przyznają ochotnicy biorący udział w testach, dawało im poczucie komfortu nawet w upalny dzień. Ważne jest też to, że podczas sześciogodzinnej pracy szelki zużyły ledwie jedną czwartą energii zgromadzonej w powerbanku o pojemności 15 tys. mAh. A więc bez problemu urządzenie „wytrzyma” ośmiogodzinną zmianę.

Chłodzące szelki już są na etapie komercjalizacji. Zajmuje się tym firma PW Krystian sp. z o.o., specjalizująca się w produkcji specjalistycznej odzieży ochronnej. – Mamy już wybraną grupę klientów, którym zaoferujemy to rozwiązanie. Myślę, że jeszcze w tym roku możemy je wdrożyć do sprzedaży. Dla nas komercjalizacja stanowi ważny obszar wiedzy, bo produkt oferowany na rynku powinien przede wszystkim spełniać potrzeby i oczekiwania klientów – mówi Magdalena Małecka, dyrektor ds. badań i rozwoju w firmie PW Krystian. ©Ⓟ