Derzeit haben der verstärkte Treibhauseffekt und die globale Erwärmung dazu geführt, dass der Mensch zunehmend gefährlichen thermischen Umgebungen ausgesetzt ist.
Forschungsumfragen zufolge arbeiten über 50 Millionen Arbeitnehmer in China unter Hochtemperaturbedingungen, wobei etwa drei{2}Fünftel im Freien tätig sind, beispielsweise im Bergbau, auf dem Bau, bei der Brandbekämpfung, beim Sport und bei der Erkundung von Feldern. In heißen Umgebungen beschleunigt körperliche Arbeit den menschlichen Stoffwechsel, verringert die Hitzetoleranz und stellt eine erhebliche thermische und physiologische Belastung dar, was zu einer verminderten Arbeitsausdauer, Produktivität und erhöhten Unfallraten führt. Längere Einwirkung extremer Hitze stört das thermische und hydroelektrolytische Gleichgewicht des Körpers und erhöht das Risiko von Dehydrierung, Hitzschlag und schweren thermischen Erkrankungen-einschließlich Hautausschlägen, Krämpfen, Erschöpfung und sogar Tod.
Studien deuten darauf hin, dass die Grundunfallrate im Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur bei etwa 20 Grad liegt. Bei Temperaturen über 28 Grad steigen die Unfallraten um 30 %. Beispielsweise starben zwischen 2001 und 2010 108 US-Feuerwehrleute bei Trainingsaktivitäten bei hohen Temperaturen im Freien, was über 11 % der von der National Fire Protection Association (NFPA) gemeldeten Todesfälle bei Feuerwehrleuten ausmacht. Diese Statistiken unterstreichen die anhaltende Herausforderung, den thermischen Stress für Outdoor-Arbeiter in Sektoren wie Sport, Brandbekämpfung, Bergbau und Bauwesen zu mindern. -Eine entscheidende Priorität für Physiologen und Arbeitsmediziner.
Um die thermische Belastung bei Berufen mit hoher Hitze zu verringern, sind Methoden zur Verbesserung der menschlichen Wärmeableitung und zur Wiederherstellung des thermischen Gleichgewichts unerlässlich. Zu den aktuellen Lösungen gehören Klimaanlagen, Ventilatoren und persönliche Kühlgeräte. Allerdings sind Klimaanlagen sperrig, energieintensiv und für Außenumgebungen ungeeignet, was die Entwicklung tragbarer, energieeffizienter Kühlsysteme erforderlich macht. Untersuchungen zeigen, dass nur 1–2 % der menschlichen Stoffwechselwärme über Atmung und Leitung abgeführt werden, 75 % über Strahlung und Konvektion und der Rest durch Hautverdunstung.
Da Kleidung direkt mit der Haut in Berührung kommt, beeinflusst sie maßgeblich die Wärme- und Feuchtigkeitsübertragung zwischen Körper und Umgebung und ist damit ein Schlüsselfaktor für den thermischen Komfort. Daher ist die Entwicklung persönlicher Kühlsysteme (PCS), die in der Lage sind, den thermischen Komfort in heißen Umgebungen zu regulieren, unerlässlich. Personal Cooling Clothing (PCC) ist das energieeffizienteste und bequemste PCS und integriert Kleidungsstücke mit Kühlmechanismen, um das Mikroklima zwischen Körper und Kleidung zu optimieren. Dies ermöglicht es den Trägern, sich selbst-zu kühlen, was die Produktivität und den thermischen-Nasskomfort für Arbeiter mit hohen{6}}Temperaturen steigert.
Das Konzept entstand aus textilen Anwendungen in Astronautenanzügen, die extremen Temperaturschwankungen bei Orbitalmissionen standhalten sollen. Durch die Einbettung von Phasenwechselmaterialien (PCMs) in Raumanzugstoffe gelangte diese Technologie in den zivilen Bekleidungsmarkt und trieb rasante Fortschritte bei Funktionskleidung voran.