Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy stworzył prototyp odzieży ochronnej z funkcją aktywnego chłodzenia przeznaczonej dla osób pracujących w mikroklimacie gorącym, czyli takim który może spowodować przegrzanie organizmu. Swój udział w tym innowacyjnym rozwiązaniu ma Politechnika Łódzka.
- Tworząc prototyp uwzględniliśmy wymagania i oczekiwania pracowników uczestniczących w badaniach testowych – podkreśla dr inż. Anna Dąbrowska kierująca Pracownią Odzieży Ochronnej w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy - PIB w Łodzi. - Obecnie prototyp ma formę lekkich (poniżej 1 kg), elastycznych szelek dopasowanych do ciała, wykonanych z materiałów o bardzo dobrych właściwościach biofizycznych. Funkcję chłodzącą pełni 6 zintegrowanych z nimi elastycznych modułów termoelektrycznych – ogniw Peltiera.
W pracach nad tym rozwiązaniem brali udział dr inż. Bartosz Pękosławski i dr inż. Łukasz Starzak z Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych PŁ. Prace naukowców zostały wykonane dla CIOP-PIB w ramach V etapu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (projekt nr III.PB.09). Prototyp odzieży wykonała firma PW Krystian Sp. z o.o. z Przysuchy.
Prototyp odzieży ochronnej z funkcją aktywnego chłodzenia – tył
foto: KGHM Miedź Polska S.A.
Na pytanie czym są ogniwa Peltiera dr inż. Łukasz Starzak odpowiada
- To elementy półprzewodnikowe wykorzystujące zjawisko termoelektryczne, w których prąd elektryczny wywołuje przepływ ciepła. W uproszczeniu pochłaniają one ciepło z jednej strony (zimnej) i przekazują na drugą (gorącą). Ogniwa Peltiera są wykorzystywane np. do chłodzenia „elektroniki” w komputerach, czy też w minilodówkach, których używamy w samochodach i pokojach hotelowych. W ostatnich kilku latach na rynku pojawiły się innowacyjne, giętkie moduły Peltiera, które mogą być łatwo integrowane z odzieżą, nie krępując ruchów.
Jak wyjaśniają naukowcy z PŁ badania różnych modułów Peltiera umożliwiły wybór podzespołów optymalnych pod względem wydajności, łatwości integracji, dostępności i kosztu, a także zaprojektowanie ich najlepszej konfiguracji.
- Głównym osiągnięciem jest elektroniczny, cyfrowy sterownik o intuicyjnej obsłudze, umożliwiający wybór intensywności chłodzenia według własnych preferencji użytkownika – mówi dr inż. Łukasz Starzak. – Na podstawie wskazań zintegrowanego z odzieżą czujnika temperatury sterownik automatycznie dostosowuje moc modułów Peltiera do aktualnych warunków - temperatury otoczenia, intensywności wysiłku fizycznego.
Do zasilania modułów chłodzących wystarczy standardowy power bank ze złączem USB‑C. Naukowcy z PŁ i CIOP-PIB wspólnie opracowali innowacyjny algorytm sterowania, dzięki któremu akumulator o pojemności 15 000 mAh wystarczy na 7 godzin nieprzerwanej pracy z maksymalną mocą. -
Bardzo niskie napięcie zasilania modułów chłodzących gwarantuje bezpieczeństwo użytkowania nawet przy zawilgoceniu odzieży. Dodatkowo procedura samotestowania odłącza moduły w przypadku wykrycia usterki – podkreśla dr inż. Bartosz Pękosławski.
Jak poinformował Centralny Instytut Ochrony Pracy – PIB opracowana w Instytucie odzież ochronna z funkcją aktywnego chłodzenia trafi do testowania przez pracowników KGHM Polska Miedź S.A.
Prototyp odzieży pomyślnie przeszedł już testy na stanowiskach pracy na kolei. W przyszłości możliwe będzie rozszerzenie funkcjonalności o sterowanie z telefonu komórkowego oraz współpracę z systemami Internetu rzeczy (Internet of Things – IoT).
