涡流管冷却服能够为高温作业人员提供降温保护，提高人体微气候区的舒适度。分析了各种类型冷却服（气体冷却服、液体冷却服和相变冷却服）的降温方式、原理、特点及研究进展，着重阐述了相变冷却服的关键技术及发展方向：研究易塑性、耐腐蚀性的封装材料和相应的封装技术，解决液相相变材料存在的变形、泄露及水蚀问题；将纳米技术与相变材料微胶囊结合，研制作用时间长、散热良好的复合相变材料，提高相变材料的导热系数；将相变冷却技术与其他技术相结合，开发作用效果可调控的新型冷却服，同时研制可快速激活相变材料的设备或新型材料，使相变材料能够快速蓄冷。

目前，中国各类高温矿井多达60多个，其中温度超过30℃的矿井有38个。随着浅部煤炭资源日趋减少，未来的开采主体将转向深部煤炭资源。因此，高温热害已成为继矿井瓦斯、火、煤尘、矿压、水之后第六大灾害，严重制约着深部煤炭资源的合理有效化开采。另一方面，像钢铁冶炼人员其周围的环境温度有时可达到50℃。长期处于高温环境使人容易产生疲劳、精神不振，影响作业效率，同时体内水盐代谢紊乱，一些生理系统会因高温大量失水，危害作业人员的身心健康和人身安全。因此，研究适用于高温环境的冷却服具有重要意义。

冷却服的分类

按服装结构分类

涡流管局部性冷却服。局部性冷却服是根据人体不同部位产热量、散热量差异而设计的。研究表明，身体基础代谢主要集中在头部和躯干，人体工作时，不同部位的出汗、散热强度不同，躯干部位的基础代谢最大，热容量最高。因此，在当前局部冷却服的研究中，针对头部设计的降温帽、针对躯干设计的降温上衣或背心占了很大比例。早期美国海军服装和织物研究所研制的适用于潜艇人员穿着的被动式降温背心，其降温原理是通过预先置于服装内侧的冷冻凝胶，将人体产生的热量带走，达到降低体温的目的；背心的冷冻凝胶由淀粉、水、酒精、活化剂等一系列原料按一定比例混合而成，-22~-18℃时为胶状液体，热容量较大，柔软、贴身。郭宇称发明了一种无需另设电源的降温服，其主要实现方法是，首先设置冷源，在冷源与降温服之间布置导热介质流道，在导热介质流道与冷源之间设置温差发电片，一面朝向冷源，一面朝向导热介质流道；在导热介质流道中设置泵或风扇，导热介质可通过泵或直流风扇输送，泵或风扇通过导线与温差发电片连接，同时泵或风扇推动导热介质的能量由温差发电片提供。此装置利用冷源与导热介质之间的温差作为推动导热介质流动的能量，对于使用者而言无需另设电源，非常方便。

局部性冷却服因其结构简单、适宜穿戴、降温效果良好、实用性强等特点，普遍应用于生产与生活各个领域。

全身性冷却服。全身性冷却服的优点在于可以对躯干、四肢等部位全面降温，使人体整体处于较舒适状态。全身性冷却服一般适用于特殊作业或特殊环境，如航天航空工作人员、极端高热需要全身保护的环境、有毒有害气体的环境等。例如，张吉洲设计的一种既适用于高温环境又适应于低温环境，同时还可在有害气体的环境中使用的恒温防护服，此防护服由4部分组成，分别为服装本体、恒温源、空压机以及可在有害气体环境中使用的头盔，按人体造型特点在服装内设置有若干块带S形排列和螺旋形盘绕的液流管道的恒温板，采用双室双四通结构的分配器，将胸与左臂、背与右臂、两腿部安放的恒温板管道串接呈3个支回路，恒温源、分配器、恒温板之间均用软管连接，构成闭路循环系统，当恒温液体在闭路管道中循环流动时，服装内的温度保持平衡。但是，全身性冷却服也存在缺点，如应用于消防、井下采矿、轧钢等工作范围大、强度大的高温作业人员，会影响其工作效率、工作方便性、着装舒适性。

按降温介质分类

涡流管气体冷却服。气体冷却服属于主动式降温。气体冷却服首先由制冷装置将空气冷却，经过净化后，再通过管道或服装夹层将冷气排入服装内，流动的冷空气对人体进行散热降温，使得人体微气候区处于相对舒适的状态。其散热原理是加速汗液的蒸发，增强空气对流，从而达到降温目的。

按照散热方式的不同，气体冷却服分为蒸发型气体冷却服和对流型气体冷却服。蒸发型气体冷却服对通风温度没有要求，主要利用水气压梯度促进汗液蒸发散热。例如，英国的MK1、K2及美国的MA-3型蒸发式全身通风服，人体在受热出汗时，其冷却效果好。对流型气体冷却服主要利用风流在微小空间内的对流作用把热量带走，要求通风气体温度低于平均皮肤温度，因此需提前对风进行预冷。USN开发的“制冷盔甲”背心式空调系统，采用空气调节器将经过调节的低温空气输入飞行服内的导管，为人体降温，这套系统可以把飞行员周边温度降低18℃；系统采用电池独立供电，与飞机的供电系统无关，即使飞行员离开后也可以使用。但在通常情况下，通风系统更好地发挥其通风散热效果是在人体出汗的状态下进行的，因此在冷源不充足时，通风温度不宜过低，应根据系统实际需求合理选取。而以微型风扇、涡流管技术为核心的冷却服也是气体冷却服的一大特色，例如曾彦彰等研发的微型风扇阵列系统人体降温服，柳源等等设计的气冷式个体防护服。

气体冷却服具有气源丰富、降温时间长、降温效果良好等优点。但是，气体冷却服也有自身的局限性，例如，服装夹层充满空气影响作业人员的灵活性、可操作性，从而影响井下作业效率；另一方面井下装置设备对防爆要求非常高，气体冷却服及其附属装备存在这方面的危险性。因此，若要在井下推广气体冷却服，还需进行大量深入的研究工作。

液体冷却服。液体冷却服同气体冷却服一样，属于主动式降温，通常在服装内部布置管路，然后将低温液体输入管路中，循环流动带走人体的热量，达到对衣内微环境降温的目的。液体冷却服的冷却介质主要有水、冰水混合物、相变乳状液及微胶囊乳状液等。液体冷却服一般由基础服装部分和预冷装置组成。

1962年，Burton等开发研制出世界第一件以水作为降温介质的液体冷却服，如图1所示。随后，液体冷却服被应用到美国宇航局（NASA）的阿波罗登月计划，而阿波罗液冷服奠定了现代冷却服发展的基础。