高温辐射及环境温度过高导致人体不能够及时散热是威胁高温作业人员身体健康的主要原因。液体冷却服系统是一种液体介质在服装内流动并维持工作人员体表适宜温度的个体防护装备,是高温作业人员和穿着密闭式防护服的工作人员为吸收身体热负荷所必备的服装系统。液冷服系统主要包括液冷服装和微型制冷系统两部分,在微型制冷系统的冷源制冷方式中,热电制冷技术因其结构紧凑、无运动部件、无制冷剂等优点在个体热防护中有非常广泛的应用和发展前景。本文在基本理论的基础上采用数学方法对某一特定的热电制冷模型进行性能影响因素分析,得出热电元件的尺寸因子、热电材料的优值系数、工作电流和冷热端的换热强度等参数对热电制冷装置性能的影响。理论分析表明,制作热电制冷元件时,应选择优值系数高的热电材料和选取合适的尺寸因子G值。在实际的运行中,工作电流存在最佳的取值可以使热电制冷装置的制冷性能最好,同时,冷热端的结构优化设计对制冷性能的提高也起着至关重要的作用。本文的理论分析为热电制冷产品的开发设计和实际热电制冷装置的优化设计及运行提供了理论基础。针对热电制冷装置的冷热端的不同结构和所输入的功率两项参数分别进行了实验研究,以得出最佳的冷热端的结构和最佳的运行工况。热端的结构分别使用翅片散热、热管散热和水冷散热,冷端的结构使用两种结构不同的储冷水箱,分别对输入电压为5.5V、6.5V、7.5V、8.5V和9.5V五种不同运行工况进行实验研究。实验结果表明,在一定的输入功率范围内,无论冷热端的换热强度如何,随着输入功率的增大,制冷量增大,而制冷系数减小。在一定的范围内,提高冷热端的换热强度均可以提高制冷量和制冷系数。对于热端的散热结构,水冷散热效果最好,热管散热效果次之,翅片散热效果最差；对于冷端的储冷结构,微通道水箱效果最好。根据理论分析和实验所得的结果,完成热电制冷模块的设计。热端采用热管散热器,冷端采用微通道水箱,测试表明该制冷模块可以提供185W的制冷量,提供16℃以上的冷水。同时,本文给出控制系统的框架设计,为今后温控系统的设计和液冷服的舒适性实验提供参考。