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智能空调服装设计的难点及解决方案

作者: 来源: 2021-08-17 19:30:09

随着时代的发展,服装行业也在发展,越来越智能化。基于半导体制冷技术,提出了一种智能服装的设计方案。将小巧灵活的半导体制冷片嵌入衣物,通过单片机由预测PI控制算法控制,停止恒温控制。讨论设计表明了该设计的可行性,但在应用的可行性方面存在问题。

智能空调服是一种基于半导体制冷片的智能服装,需要在坚持服装特点的同时完成恒温控制的效果,在完成服装的过程中有几个难点。

(1)智能空调服装设计的难点

1冷却和散热

通过前面原理的介绍可以知道,半导体制冷芯片在制冷时,会产生温差和热传递,一端制冷,另一端散热。经过调查和实验,当半导体长时间不能在没有散热的制冷状态下工作时,很容易损坏半导体制冷芯片。夏季降温时,冷端正对人体,热端处于炎热的外界环境,自然散热效率低,容易受损。此时,根据需要停止热端的散热处理。

2电源

目前半导体制冷片不能广泛应用的原因是半导体制冷片存在制冷效率低的致命缺陷。制冷效率低意味着需求消耗更多的能量,这就需要电源的供电。

3硬件布线

整个智能空调服装设计需要在服装中嵌入电子元器件和电线,普通半导体制冷片的工作电流为3A。这就对服装设计的安全性和温暖性提出了挑战。

(2)处置方案

针对上述难点,提出了一些可行的处置方案。

1热管冷却

半导体制冷中常见的散热方式有自然对流、强制对流、水冷和热管四种。这里的对比分析表明热管是用来散热的。

自然对流散热是指停止与外界环境的交流散热,通过风扇强制对流散热停止热端散热,通过水冷水循环停止热端散热,热管与散热器结合停止热管散热。

智能空调服装可以采用的冷却方式有水冷和热管冷却。但考虑到两种冷却方式的特点,建议采用热管冷却。因为水冷是由水泵、蓄水池和冷却水层组成,对外界影响最低,但携带不方便,还需要供电。热管散热具有散热效率高、体积小、重量重、便于携带等优点。它只能通过将热管附着在热端表面来散热,所以热管是用来散热的。

2节锂电池

根据智能空调服的特点,动力需求满足三个条件。为了环保节能,可以回收利用。衣服需要便于携带(体积小重量轻),至少要满足一天工作的动力需求。根据以上需求,需要电池,但普通电池在大容量的情况下基本不能满足便携性的条件。

考虑到这些因素,建议使用锂电池。在同等容量下,锂电池的体积和重量是普通电池的十分之一,而且不会产生污染。

3液态金属3D打印

在服装中加入电子设备时,电子设备的绝缘一定要做好,但同时又要满足一定的保暖度。目前有一种新技术,——液态金属3D打印,可以将液态金属应用到柔性材料上打印电路,可以应用。这是一项非常严肃的应用技术

本文提出了一种基于半导体制冷芯片的智能服装设计,并对其完成模式和系统模块进行了一定的分析。并对一些设计难点提出了解决方案。目前的技术可以完成整个设计,但还存在一些不足(如便携性、保暖性和安全性),无法全面提升。然而,随着科技的发展,这些问题将被处理四次。似乎液态金属3D打印技术的诞生为这一问题的处置,以及未来电池的发展提供了重要的助力。希望本文提出的设想和方案能够在未来科技发展的条件下,最终完成智能空调服。

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