雙頂帳篷隔熱效果的研究
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時間：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。帳篷可以為災民提供臨時性的住所。帳篷的安裝和拆卸都很方便，并且能夠方便運輸，因此，帳篷能夠臨時安置災民，是緊急救援中不可或缺之物。不過，在救災的過程中，普通帳篷的缺點也是顯而易見的。由于其結構簡單，因此隔熱效果很差，住在帳篷中的人們時常會感到十分悶熱，不通氣。因此，本文主要針對雙頂帳篷的隔熱效果進行了研究。
1 實驗方法
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。測量的儀器分別為建筑熱工溫度測試儀、T型熱電偶。測試主要分為門窗開啟和關閉兩個狀態。
2 實驗結果分析
通過為期一天的測試之后，門窗關閉和開啟的實驗結果分析如下。
2.1 門窗關閉
測試時間為上午九點三十分鐘到下午四點半。這一時間段的太陽輻射較強，能夠說明問題。第一，帳篷內部的空氣溫度是影響室內環境的主要因素，同時也會關系到人是否舒適。經過實驗可知，在門窗關閉的情況下，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部空氣溫度相比則體現出了較高的現象，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，其平均的內部空氣溫度比雙頂帳篷高出四度左右。第二，帳篷頂部內表面溫度。自然界的物體都會在散發著自身熱輻射的同時，還吸收著其他物體發出的熱輻射。那么人與帳篷也會互相進行熱輻射的散發與吸收。一旦這種平衡被破壞，人就會感到不舒適。尤其是在帳篷表面溫度較高的情況下，人體的熱感會越發強烈。據研究表明，人的頭和腳對人體的熱舒適性影響最關鍵，如果輻射不均勻，或者頭與腳存在一定的溫差，就會使人感到不舒適。因此在本實驗中還要研究帳篷頂部內表面溫度情況。在門窗關閉的情況下，不管是單頂帳篷還是雙頂帳篷，其頂部的內表面溫度都會大于室外空氣溫度。經過測試后發現，單頂帳篷頂部內表面溫度并不會隨著室外溫度的下降而發生太大的變化，而是會維持在一個很高的溫度范疇之內，這一范疇已經超出了人體所能適應的溫度范圍，這樣就會使人感到不舒適。而雙頂帳篷頂部的內表面溫度則大大降低，在同樣的測試時間內，其內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
該測試時間選擇的是上午十點三十分鐘到下午四點整。第一，帳篷內部空氣溫度。通過測試可以發現，門窗開啟后，兩個帳篷的內部空氣溫度因室內與室外的空氣交換而下降。測試后的雙頂帳篷內部空氣平均溫度比單頂帳篷的要低出兩度多。第二，帳篷頂部內表現溫度。在門窗開啟后，單頂帳篷的頂部內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 結果分析
將實驗選擇在晴朗的白天里，并注意時間段的安排，完全是因為所選擇的時間段太陽輻射最強，也可以充分驗證實驗結果。從門窗關閉和門窗開啟這兩個情況來看，雙頂帳篷的內部空氣溫度和頂部內表面溫度均優于單頂帳篷，因此，具有良好的隔熱性。
雙頂帳篷之所以會有良好的隔熱效果，首先是因為雙頂的結構比單頂要復雜，其外頂可以大大減少太陽的輻射，使得進入到帳篷內的熱量明顯降低，這樣就可以大大減少內頂表面溫度。第二，空氣的導熱性能較差，雙頂之間的空氣間層可以大大增加帳篷頂部內、外表面之間的傳熱熱阻，減少了通過導熱和對流進入帳篷內的熱量。第三，風可以帶動雙頂帳篷中的空氣流動，從而吹走其間層中儲存的熱量。
3 數值模擬
重慶酒店帳篷通過實驗結果分析，不難發現雙頂帳篷所存在的隔熱優勢。為了進一步增強這一優勢，本文主要依據FLUENT對其溫度場與速度場進行模擬。對不同的間層寬度進行取值，在統一條件下進行。通過不同的寬度計算帳篷的頂部熱量和內表面溫度分布狀態。由于雙頂間層的寬度過大可能會影響其安裝和結構，因此在取值的時候不提倡間距過大。計算的狀況設定在門窗關閉的情況下，模擬尺寸符合實際情況。
3.1 簡化假設和邊界條件
簡化的假設主要有：第一，室內的氣體為不可壓縮狀態，忽略其他力的作用。第二，以穩態湍流的形式設定模型，確定液體的密度只與溫度有關。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，太陽輻射采用了 FLUENT內部氣象數據。
3.2 計算結果
選擇兩種情況下進行計算，第一種是間層內沒有空氣在流動，第二種是有空氣流動。第一，頂部得熱量。通過計算可以知曉，雙頂帳篷間層的內的空氣是否流動都不影響頂部得熱量與間層取值的增加呈反比的關系。下降幅度越來越小。第二，頂部內表面溫度。通過模擬計算可知，帳篷頂部內表面溫度的變化將隨著間層的寬度而發生相應的變化，其變化趨勢與頂部得熱量趨勢類似，也就是說會隨著寬度的不斷增加而降低，而且降低的幅度越來越小。
通過計算的結果，需要了解的是雙頂帳篷的間距如果太大，就不會影響到期隔熱效果。根據幾個科學合理的寬度取值來看，雙頂帳篷在非最大處時具備良好的隔熱效果，但是，在實際設計的時候要考慮到帳篷的材料影響，盡量使設計值大于實際間距。http://www.qq-zz.com.cn/
