Effetto della struttura del gilet, velocità dell’aria e umidità sulla capacità di raffreddamento evaporativo mediante un manichino termico

Mantenersi freschi mentre il mondo si riscalda

Con estati sempre più calde e ondate di calore più frequenti, milioni di persone che lavorano all’aperto o in stabilimenti caldi affrontano rischi crescenti di sfinimento, malattie e infortuni. Una linea di difesa promettente è il gilet refrigerante, dall’aspetto semplice, che trattiene acqua e usa l’evaporazione per sottrarre calore al corpo. Questo studio pone una domanda pratica con conseguenze reali: quali tipi di gilet evaporativi funzionano meglio e in quali combinazioni di temperatura, flusso d’aria e umidità offrono la maggiore protezione?

Perché i gilet refrigeranti sono importanti per i lavoratori

Lo stress da calore non è solo sgradevole; può danneggiare organi, rallentare il pensiero e aumentare il rischio di incidenti sul lavoro, specialmente in professioni come costruzione o agricoltura dove sono comuni attrezzature pesanti e lavoro fisico intenso. Gli indumenti refrigeranti tradizionali che circolano acqua fredda o usano materiali speciali possono essere efficaci ma spesso sono pesanti, costosi o dipendenti da energia esterna. I gilet a raffreddamento evaporativo, invece, sono leggeri, economici e si basano solo su acqua e aria in movimento. Quando l’acqua nel gilet evapora, porta via calore con sé, contribuendo a mantenere sotto controllo la temperatura corporea centrale durante turni lunghi e caldi.

Mettere alla prova quattro design di gilet

Per confrontare i modelli in modo equo, i ricercatori hanno usato un torso in rame riscaldato noto come manichino termico, mantenuto a temperatura cutanea tipica e collocato in una camera climatica controllata. Hanno testato quattro gilet: due a base di gel polimerico (uno con fori supplementari, uno senza), uno con nucleo a base di cellulosa e un modello commerciale ampiamente diffuso. Ogni gilet è stato immerso in acqua, quindi indossato dal manichino in ambienti a 35 o 40 gradi Celsius, sotto due livelli di umidità e tre velocità dell’aria che andavano da quasi ferma a una brezza forte. Misurando quanta potenza il manichino necessitava per rimanere alla temperatura stabilita per due ore e quanta acqua perdeva ogni gilet, il team ha potuto calcolare la capacità di raffreddamento e quanto efficacemente ogni chilogrammo d’acqua veniva convertito in raffreddamento utile.

Cosa rende un gilet più rinfrescante di un altro

Il migliore in quasi tutte le condizioni calde e secche è risultato il gilet a base di cellulosa. La sua struttura — uno strato poroso e assorbente combinato con tessuti esterni traspiranti — tratteneva più acqua pur permettendo il passaggio dell’aria, favorendo un’evaporazione costante anziché un’asciugatura rapida. Nella condizione più calda, più secca e con maggior flusso d’aria, questo gilet ha fornito la massima potenza di raffreddamento media, mentre il modello commerciale è rimasto indietro in tutti i test, in gran parte perché immagazzinava meno acqua e si asciugava più rapidamente. Tra i gilet in polimero, la versione senza fori tendeva a rinfrescare meglio e più a lungo rispetto a quella perforata, i cui fori favorivano un’evaporazione rapida e irregolare e un calo più veloce delle prestazioni nel tempo.

Come flusso d’aria e umidità spostano l’equilibrio

Il movimento dell’aria si è rivelato a doppio taglio. Un flusso d’aria da moderato a forte solitamente aumentava la potenza di raffreddamento immediata dei gilet, specialmente i design a base di cellulosa e i polimeri solidi, accelerando l’evaporazione. Tuttavia, lo stesso flusso d’aria drenava l’acqua più rapidamente, il che faceva sì che l’efficienza — quanto del potenziale di raffreddamento dell’acqua veniva effettivamente usato per raffreddare il manichino — spesso diminuisse con l’aumentare della velocità del ventilatore. Al contrario, un’umidità più elevata peggiorava la situazione: quando l’aria era già carica di umidità, l’acqua nel gilet evaporava più lentamente, riducendo la potenza di raffreddamento di circa un quarto o più. Le immagini termiche delle superfici dei gilet hanno confermato visivamente queste tendenze, mostrando aree fresche e umide che si riducevano nel tempo, in particolare con aria in rapido movimento.

Cosa significa questo per la protezione dal calore nel mondo reale

Da un punto di vista pratico, il messaggio è chiaro: in climi caldi e secchi, un gilet ben progettato, ricco d’acqua e traspirante può ridurre sensibilmente lo stress da calore per lavoratori e atleti, specialmente quando è presente un certo flusso d’aria. Nuclei a base di cellulosa e strati di tessuto progettati con attenzione superano i design più semplici e a bassa capacità. Tuttavia esiste un compromesso tra un raffreddamento istantaneo e forte e la durata d’efficacia del gilet prima che sia necessario reimmergerlo. In condizioni afose, qualsiasi gilet evaporativo incontrerà difficoltà e potrebbero essere necessarie altre strategie di raffreddamento. Nel complesso, lo studio fornisce indicazioni concrete per progettare e scegliere gilet refrigeranti che rendano più sicuro lavorare duramente in un mondo che si riscalda.

Citazione: Soleimani, N., Dehghan, A. & Dehghan, H. Effect of vest structure, airflow velocity, and humidity on evaporative cooling capacity using a thermal manikin. Sci Rep 16, 8878 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41309-5

Parole chiave: gilet refrigeranti evaporativi, stress da calore, esposizione professionale al calore, progettazione di indumenti refrigeranti, flusso d’aria e umidità