引言
热电制冷技术是一种固态制冷技术，通过向热电模块施加直流电源，将热量通过热电模块从一端转移到另一端进行制冷。与蒸汽压缩制冷相比，热电制冷不需要制冷剂、节流阀和压缩机。因此，不仅没有制冷剂泄漏引起的环境问题，而且避免了制冷剂中杂质的低温凝结或凝结，导致节流阀堵塞；由于没有压缩机，不涉及移动部件，不易发生故障。
1热电制冷原理
热电制冷最基本的部件是热电偶对，即由P型半导体和N型半导体组成的整体结构。直流电源供电后形成电路。在半导体的冷端，电流从N型半导体流向P型半导体，吸收环境中的热量，导致温度下降；在半导体的热端，电流从P型半导体流向N型半导体，向环境散热，导致温度升高。热管、风扇等装置一般用于外部环境。
热电制冷技术的进展与展望
2.1冷热端散热方式
热电制冷器常用的散热方式有自然风冷、强制通风、水冷和相变散热。自然风冷换热系数低，换热效果差，多用于小型热电制冷器。强制通风气体流速快，气流层变薄阻力降低，对流换热系数增加，散热面积降低，设备简单，成本低，安装方便，但需要考虑翅片结构、表面粗糙度和选择合适的风扇等因素，计算复杂。水冷式散热器依靠可循环冷却水带走热端热量，散热效果好，但容易形成结垢，成本高。相变散热需要选择合适的相变工质，只能用于间歇运行，在现实生活中很少使用。选择合适的散热方式不仅可以提高制冷效率，而且可以节省成本。一般来说，在条件允许的情况下使用水冷，在有限的情况下使用风冷。就半导体而言，水冷效率高于风冷。
2.2热电制冷材料优化
从传统意义上讲，我们选择的热电制冷材料应具有以下特点：（1）ZT值高，制冷系数高；（2）耐热冲击、剪切强度、冲击韧性等机械性能合适；（3）可焊性，实现元件之间的电连接。改进ZT的方法主要是通过改进制备工艺或掺杂合适的粒子来优化载流子浓度或降低晶格导热系数，从而提高ZT值。在惰性条件下，小组将球磨工艺产生的纳米颗粒通过热压制成Bi2Sb3－由于xtex的块状材料有效降低了晶格热导率，显著提高了材料的优点，ZT的峰值可达到1．4、同时，在制冷试验中，热端温度分别为50/100/150℃时，能产生的最大温差分别为86、106、在119℃下，一层由铁、钒、钨和铝组成的合金薄膜材料与硅材料基底相结合，有效降低了晶格热导率，实现了高达5至6的ZT值。虽然有些材料的ZT值较高，但考虑到其制造成本和制造难度，市场上的商业热电制冷片仍主要是基于铋基材料，ZT值仍在1左右。
2.3功能层界面
在热电制冷机冷却过程中，随着冷热两端温差的逐渐增大，温差热应力也随之增大。界面处的高热应力是热电制冷机长期运行中的关键故障机制。热电制冷机各功能层之间的界面连接包括陶瓷与金属层、金属层与热电材料之间的界面连接。陶瓷与金属之间的连接不能引入其他材料，只能通过陶瓷金属化工艺实现，其界面对制冷机的性能影响较小。常用的陶瓷金属化技术包括共烧法、厚膜法、直接铜法、直接铝法和薄膜法。金属层和热电材料主要通过锡焊或钎焊连接。
2.4散热方式优化
热电制冷组件通常需要与换热器形成一个完整的装置。我们可以利用翅片散热、空气制冷、液体制冷、物质相变散热和热管散热来传递高温端的热量，从而有效地提高低温端的制冷能力。翅片散热是通过在壳体上增加散热片来增加辐射散热面积的一种方法。空气制冷和液体制冷都依靠其流动性来带走传递的热量。物质相变散热是利用相变材料以潜热的形式吸收大量热能的特性来吸收热电制冷器热端的热能。相变材料可以以潜热的形式储存大量的热能，结合相变材料和半导体制冷材料的热端，提高热电制冷器的制冷性能，通过模型验证相变材料在不同情况下对制冷性能的影响，结果表明相变材料可以有效提高制冷系数，随着相变材料的增加，其制冷性能也增加。热管散热是利用热管快速将热量从一点传递到另一点的特点，通过制冷剂的作用降低温度。
2.5热电制冷机的应用
由于热电材料性能的限制，热电制冷技术的价格和效率无法与传统的机械制冷技术相比，但由于尺寸高度可控、无运动部件、温度控制精度高、可靠性高，热电制冷技术已应用于一些特殊领域，尺寸、振动、可靠性、温度控制精度要求高于价格和效率。本文根据其尺寸、无振动、可靠性高、温度控制精度高的特点，对热电制冷机的应用进行了分类：1）尺寸任意收缩特性：热电制冷机由于其固体结构属性，可以随意放大收缩，但由于材料性能的限制，制冷效率较低，目前主要用于便携式冰箱、冷冻探头、电子设备冷却、可穿戴制冷、汽车座椅、电动汽车空调等小型制冷领域；2）无振动特性：热电制冷机不需要压缩机、运动部件，可提供无振动制冷，可用于无振动恒温箱、扫描隧道显微镜等振动敏感领域；3）高温度控制精度特点：热电制冷机配合适当的闭环温度控制电路，温度可控制在0.1℃以内，因此可用于激光温度控制、微/纳米技术测量、加工和控制、精确控制、电荷耦合装置等需要精确温度控制的领域(CCD)温度控制、红外焦平面阵列温度控制等。；4)可靠性高:热电制冷机可靠性高，使用寿命一般在2万小时以上，可用于空间科学实验温度控制、空间遥感、空间红外探测等需要高可靠性的领域。
结语
本文设计的基于热电制冷技术的冷却服，能有效降低高温环境对人体健康的危害，对应急救援、人员安全评价等公共安全领域具有重要意义。由于我国劳动群体基数大、区域差异大，不同个体对温度的敏感性不同。在后续研究中，应扩大不同地区受试者的样本量。同时，结合无线传感技术，利用微传感器等先进技术，测量高温环境下人体的核心温度、心率、呼吸频率等多生理参数，测量分析高温环境下人体的生理参数，减少实验误差，提高实验准确性。
