雙頂帳篷隔熱效果的研究
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時(shí)間：2024-08-15
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在許多緊急救援的過程中，帳篷的重要性是不言而喻的。帳篷可以為災(zāi)民提供臨時(shí)性的住所。帳篷的安裝和拆卸都很方便，并且能夠方便運(yùn)輸，因此，帳篷能夠臨時(shí)安置災(zāi)民，是緊急救援中不可或缺之物。不過，在救災(zāi)的過程中，普通帳篷的缺點(diǎn)也是顯而易見的。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此隔熱效果很差，住在帳篷中的人們時(shí)常會(huì)感到十分悶熱，不通氣。因此，本文主要針對(duì)雙頂帳篷的隔熱效果進(jìn)行了研究。
1 實(shí)驗(yàn)方法
重慶酒店帳篷本文主要選取了兩種帳篷，包括兩頂雙坡頂白色帳篷和單頂帳篷。測(cè)量的儀器分別為建筑熱工溫度測(cè)試儀、T型熱電偶。測(cè)試主要分為門窗開啟和關(guān)閉兩個(gè)狀態(tài)。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過為期一天的測(cè)試之后，門窗關(guān)閉和開啟的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如下。
2.1 門窗關(guān)閉
測(cè)試時(shí)間為上午九點(diǎn)三十分鐘到下午四點(diǎn)半。這一時(shí)間段的太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，能夠說明問題。第一，帳篷內(nèi)部的空氣溫度是影響室內(nèi)環(huán)境的主要因素，同時(shí)也會(huì)關(guān)系到人是否舒適。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知，在門窗關(guān)閉的情況下，雙頂帳篷的空氣溫度與單頂帳篷相比有顯著的下降。隨著室外溫度的不斷上升，單頂帳篷的最高溫度與雙頂帳篷的內(nèi)部空氣溫度相比則體現(xiàn)出了較高的現(xiàn)象，尤其與室外溫差相差很大，這樣就能夠充分反映出其隔熱性能不如雙頂帳篷的效果好。而且，其平均的內(nèi)部空氣溫度比雙頂帳篷高出四度左右。第二，帳篷頂部?jī)?nèi)表面溫度。自然界的物體都會(huì)在散發(fā)著自身熱輻射的同時(shí)，還吸收著其他物體發(fā)出的熱輻射。那么人與帳篷也會(huì)互相進(jìn)行熱輻射的散發(fā)與吸收。一旦這種平衡被破壞，人就會(huì)感到不舒適。尤其是在帳篷表面溫度較高的情況下，人體的熱感會(huì)越發(fā)強(qiáng)烈。據(jù)研究表明，人的頭和腳對(duì)人體的熱舒適性影響最關(guān)鍵，如果輻射不均勻，或者頭與腳存在一定的溫差，就會(huì)使人感到不舒適。因此在本實(shí)驗(yàn)中還要研究帳篷頂部?jī)?nèi)表面溫度情況。在門窗關(guān)閉的情況下，不管是單頂帳篷還是雙頂帳篷，其頂部的內(nèi)表面溫度都會(huì)大于室外空氣溫度。經(jīng)過測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，單頂帳篷頂部?jī)?nèi)表面溫度并不會(huì)隨著室外溫度的下降而發(fā)生太大的變化，而是會(huì)維持在一個(gè)很高的溫度范疇之內(nèi)，這一范疇已經(jīng)超出了人體所能適應(yīng)的溫度范圍，這樣就會(huì)使人感到不舒適。而雙頂帳篷頂部的內(nèi)表面溫度則大大降低，在同樣的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，其內(nèi)部表面的平均溫度比單頂帳篷的要低出四度多。
2.2 門窗開啟
該測(cè)試時(shí)間選擇的是上午十點(diǎn)三十分鐘到下午四點(diǎn)整。第一，帳篷內(nèi)部空氣溫度。通過測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，門窗開啟后，兩個(gè)帳篷的內(nèi)部空氣溫度因室內(nèi)與室外的空氣交換而下降。測(cè)試后的雙頂帳篷內(nèi)部空氣平均溫度比單頂帳篷的要低出兩度多。第二，帳篷頂部?jī)?nèi)表現(xiàn)溫度。在門窗開啟后，單頂帳篷的頂部?jī)?nèi)表面溫度比雙頂帳篷的要高出很多。最大溫差和平均溫差都比較懸殊。
2.3 結(jié)果分析
將實(shí)驗(yàn)選擇在晴朗的白天里，并注意時(shí)間段的安排，完全是因?yàn)樗x擇的時(shí)間段太陽(yáng)輻射最強(qiáng)，也可以充分驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從門窗關(guān)閉和門窗開啟這兩個(gè)情況來看，雙頂帳篷的內(nèi)部空氣溫度和頂部?jī)?nèi)表面溫度均優(yōu)于單頂帳篷，因此，具有良好的隔熱性。
雙頂帳篷之所以會(huì)有良好的隔熱效果，首先是因?yàn)殡p頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)比單頂要復(fù)雜，其外頂可以大大減少太陽(yáng)的輻射，使得進(jìn)入到帳篷內(nèi)的熱量明顯降低，這樣就可以大大減少內(nèi)頂表面溫度。第二，空氣的導(dǎo)熱性能較差，雙頂之間的空氣間層可以大大增加帳篷頂部?jī)?nèi)、外表面之間的傳熱熱阻，減少了通過導(dǎo)熱和對(duì)流進(jìn)入帳篷內(nèi)的熱量。第三，風(fēng)可以帶動(dòng)雙頂帳篷中的空氣流動(dòng)，從而吹走其間層中儲(chǔ)存的熱量。
3 數(shù)值模擬
重慶酒店帳篷通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，不難發(fā)現(xiàn)雙頂帳篷所存在的隔熱優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)這一優(yōu)勢(shì)，本文主要依據(jù)FLUENT對(duì)其溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)進(jìn)行模擬。對(duì)不同的間層寬度進(jìn)行取值，在統(tǒng)一條件下進(jìn)行。通過不同的寬度計(jì)算帳篷的頂部熱量和內(nèi)表面溫度分布狀態(tài)。由于雙頂間層的寬度過大可能會(huì)影響其安裝和結(jié)構(gòu)，因此在取值的時(shí)候不提倡間距過大。計(jì)算的狀況設(shè)定在門窗關(guān)閉的情況下，模擬尺寸符合實(shí)際情況。
3.1 簡(jiǎn)化假設(shè)和邊界條件
簡(jiǎn)化的假設(shè)主要有：第一，室內(nèi)的氣體為不可壓縮狀態(tài)，忽略其他力的作用。第二，以穩(wěn)態(tài)湍流的形式設(shè)定模型，確定液體的密度只與溫度有關(guān)。第三，帳篷具有良好的密封性。邊界條件主要有：第一，采用PVC涂層的帆布。第二，太陽(yáng)輻射采用了 FLUENT內(nèi)部氣象數(shù)據(jù)。
3.2 計(jì)算結(jié)果
選擇兩種情況下進(jìn)行計(jì)算，第一種是間層內(nèi)沒有空氣在流動(dòng)，第二種是有空氣流動(dòng)。第一，頂部得熱量。通過計(jì)算可以知曉，雙頂帳篷間層的內(nèi)的空氣是否流動(dòng)都不影響頂部得熱量與間層取值的增加呈反比的關(guān)系。下降幅度越來越小。第二，頂部?jī)?nèi)表面溫度。通過模擬計(jì)算可知，帳篷頂部?jī)?nèi)表面溫度的變化將隨著間層的寬度而發(fā)生相應(yīng)的變化，其變化趨勢(shì)與頂部得熱量趨勢(shì)類似，也就是說會(huì)隨著寬度的不斷增加而降低，而且降低的幅度越來越小。
通過計(jì)算的結(jié)果，需要了解的是雙頂帳篷的間距如果太大，就不會(huì)影響到期隔熱效果。根據(jù)幾個(gè)科學(xué)合理的寬度取值來看，雙頂帳篷在非最大處時(shí)具備良好的隔熱效果，但是，在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到帳篷的材料影響，盡量使設(shè)計(jì)值大于實(shí)際間距。http://www.rdtingche.com.cn/
