遮阳对帐篷热环境改善的实验研究

刘静波，姜盈霓，胡信布，杨　浩，龚正国（武警后勤学院建筑工程系，天津300309）



遮阳对帐篷热环境改善的实验研究

刘静波，姜盈霓，胡信布，杨浩，龚正国
（武警后勤学院建筑工程系，天津300309）

摘要：为了改善帐篷内部热环境，本文分别在两顶93型军用棉帐篷上面架设织物密度分别为“三针”和“六针”的黑色遮阳网，对帐篷内部温度、空气相对湿度和内壁面温度进行了测试及分析，结果表明，遮阳网对帐篷热环境改善效果明显，且“六针网”效果好于“三针网”。本文研究结论为帐篷热环境的改善和节能设计提供了依据。

关键词：帐篷；遮阳；热环境

0　引言

帐篷是部队重要的野营保障装备，但存在很大缺陷：热阻和热惰性较小[1]，内部环境“闷热潮湿不透风”，严重影响人员休整。目前关于帐篷热环境改善的研究很多[2-5]，但却少有学者将遮阳技术应用到帐篷上。笔者结合生活实践将农用黑色遮阳网架设到帐篷上，对帐篷内部热环境进行测试及分析，研究遮阳网对帐篷热环境的改善效果，为帐篷升级改造提供数据参考和理论依据。

遮阳网采用高密度聚乙烯为原料，加入一定比例的色母拉丝精织而成，具有耐热、耐寒、使用方便、寿命长、价格便宜等特点，在遮光、降温等方面有良好的实用性。实验选择遮阳评价较好、应用较为广泛的“三针遮阳网”和“六针遮阳网”。织物密度为六针的遮阳网，遮阳率达到96%以上，遮阳效果较好，但织物密度大，不利于网下热空气流通替换；三针遮阳网遮光率75%左右，但网下热空气流通较好。为得到更好的遮阳效果，本文选用以上材料作为帐篷遮阳网。

1　实验对象

实验对象为93型军用棉帐篷：长4.4m、宽4.6m、顶高2.57m、边高1.4m。面料：28×2/28×2草绿色涤纶防水帆布；里料：白色牛津布；保暖层：3mm合纤针刺毡。将帐篷门窗置于全开状态，用支架将两个面积为10m×10m，织物密度分别为“三针”和“六针”的黑色遮阳网（以下简称“三针网”和“六针网”）架设到帐篷顶上约1m高度处，帐篷实物及遮阳网架设方法如图1所示。通过测试相关参数，研究遮阳网对帐篷热环境的改善效果。

2　实验方案

实验时间为2015年9月8日8：30～16：00，每半小时记录一次数据。当天天气为晴转多云，最高气温29℃，最低气温20℃，东南方向微风。

实验地点为天津市东丽区，天津位于北纬38°34′～40°15′，东经116°43′～118°04′之间，地处华北平原东北部，北温带半干旱半湿润季风气候区，四季分明。大陆性气候特征，全年平均气温在11.4℃～12.9℃之间，1月最冷，月平均气温在-5.4℃～3.0℃之间；7月最热，月平均气温在25.9℃～26.7℃之间。冬季寒冷干燥；夏季多偏南风且高温高湿，雨热同季[8]。

测试内容为帐篷内部温度、空气相对湿度和内壁面温度。帐篷内部温度用水银温度计测量，为增强数据准确性，选取0.1m层、0.5m层、1.0m层、1.5m层、2.0m层分别测量，且在每层各选取5个代表性位置布置测点，分别读数并计算每层平均温度，测点布置如图2所示；空气相对湿度采用干湿球温度计测量，帐篷内测点布置在中央偏上位置，帐篷外测点布置在无阳光直射位置；内壁面温度采用非接触式红外线测温仪测量，测试面为东、南、西、北四个壁面和顶面、地面，测点布置在各个面的中间位置。各分项实验仪器见表1。

表1　实验项目及实验仪器相关参数

3　实验结果分析

3.1室内温度

架设有“三针网”的帐篷内部温度测试结果如图3所示。

“三针网”下篷内温度变化趋势先升后降，峰值出现在午间11：00左右，随后温度回落。其原因为：11：00前天气晴朗，阳光充足，温度升高；11：00后天气由晴转为多云，阳光不足，温度回落。

0.1m层受地表温度影响，温度较低、变化较小；2.0m层温度较高，升高速率高于其他温度层，11：00左右温度为32.2℃，高于1.5m层约2.6℃，高于室外约3.0℃，其原因在于：“三针网”织物密度较小，有部分阳光透过遮阳网缝隙直射篷顶，篷下积聚热量使温度升高。

层间温差大：午间温差大，早晚温差小，峰值出现在11：00左右，2.0m层高于0.1m层约5.8℃；整个测试时段内温度变化大，2.0m层最高温度约32.2℃，0.1m层最低温度温约22.7℃，温差约9.5℃，人体难以适应。

架设有“六针网”的帐篷内部温度测试结果如图4所示。

“六针网”下篷内温度变化趋势同样先升后降，但较为平稳：在7：30～9：00之间篷内温度逐渐上升；在14：30～16：00之间，温度逐渐降低；在9：00～14：30之间，篷内温度变化较小，并没有受阳光影响出现大幅度波动。

0.1m层温度与“三针网”帐篷一致，受地表温度影响，温度较低、变化较小；2.0m层温度虽高于其它层，但相对于“三针网”，空气得热较少，其原因在于：“六针网”织物密度较大，能穿过遮阳网直射篷顶的阳光较少，辐射量较“三针网”低。

层间温差小，在0.5℃上下浮动。1.0m层与1.5m层温度较为接近，温差小于其它层，在11：30～14：30时间段内最为明显。其原因在于：帐篷在此高度处设有窗口，内外空气发生对流换热，使1.0m层与1.5m层温度均接近室外气温。

结果分析：

（1）篷内昼夜温差大。原因在于篷布热阻和热惰性小于常规建筑，外界环境很容易影响篷内气温，早晚温度低、午间温度高，变化较大，不利于人员休息和睡眠。

（2）篷内垂直温差大。原因在于篷内各层温度受不同条件影响，顶层温度受阳光辐射影响较多，底层温度受地面温度影响较多，中间层接近窗口，温度受室外气温影响较多。

（3）篷内空气与外界对流能力弱。原因在于帐篷各窗口高度一致，开口面积较小，影响空气对流。尽管棉帐篷隔热性强于单帐篷，但通风性较差，会体感“闷热”。如果在夏季和过渡季使用，建议对窗口大小和位置进行升级改造，增强通风性。

（4）“六针网”遮阳效果好于“三针网”。原因在于：“六针网”织物密度相对较大，能更多的阻挡阳光直射篷顶，降低辐射量，改善帐篷热环境。若采取遮阳技术改善篷内温度，建议选择遮光性强的织物作为遮阳网。

3.2空气相对湿度

本实验空气相对湿度测试结果如图5所示。

帐篷外相对湿度变化趋势为先降后升，早晚较高，午间较低。其原因在于：在7：30～8：30之间草地上露水蒸发，相对湿度缓慢升高；在8：30～14：00之间空气的水汽含量变化不大，但空气温度较高，相对湿度随之降低；在14：00～16：00之间天气多云，空气温度逐步降低，相对湿度逐步升高。

“三针网”下篷内相对湿度较高，变化幅度较大。在7：30～8：30之间，帐篷底面露水蒸发，相对湿度较高；在8：30～11：30之间，篷内空气与外界对流较弱，水汽含量变化不大，但帐篷内温度升高，相对湿度整体上为降低趋势；在11：30之间，篷内温度逐渐降低，相对湿度逐渐升高。

“六针网”下篷内相对湿度变化趋势与外界趋同，但较为平稳。最高湿度73%，最低湿度38%，平均相对湿度为56%，空气较为湿润。篷内湿度高于外界，其原因在于：内部空气与外界对流较弱，下底面泛出的潮气聚在帐篷内，增大了相对湿度。

三条湿度曲线变化趋势较为一致，早晚湿度高，午间时段湿度较低。两种帐篷内部湿度均高于外界湿度，但变化幅度略有不同：“六针网”下湿度变化较小，“三针网”下湿度变化较大。原因在于“三针网”较“六针网”织物密度较小，遮光性较弱，受阳光辐射影响相对较大。在水汽含量相对恒定的情况下，随着“三针网”下篷内温度的大幅度波动，相对湿度随之升降。

结果分析：

（1）篷内空气湿度较高。内部空气湿度主要影响因素为下底面，地表露水和土壤中的潮气会提升篷内湿度，尤其在早晚更为明显。建议为帐篷增设地布，起到防潮作用。

（2）篷内空气与外界对流较弱。表现在外界空气相对湿度较低，帐篷内空气湿度较高。由于窗口原因，帐篷内空气不能与外界进行良好对流，潮气在帐篷内积聚，使湿度变高。建议调整帐篷窗口位置和大小，起到降湿作用。

（3）遮光量可以影响篷内相对湿度。织物密度较大的“六针网”有较强的遮光性，穿过遮阳网的阳光较少，篷内温度和相对湿度受辐射影响较小，变化较小。若采取遮阳技术改善篷内湿度，建议选择遮光性强的织物作为遮阳网。

3.3内壁面温度

“三针网”和“六针网”下帐篷内壁面温度如图6、图7所示。

内壁面温度受阳光辐射量的影响：阳光辐射量充足时，温度升高；辐射量不足时，温度降低。从图5、图6可以看出篷壁温度走势趋同，但受遮阳网性能影响，“三针网”下篷壁温度变化波动性较大；“六针网”温度变化较为稳定。

东壁面在7：30～10：00之间受阳光直射，温度较高，远远高于其他壁面温度；南壁面温度较高，北壁面温度较低，其差异来源为：南面受阳光辐射多，北面受阳光辐射少；西壁面不同于东壁面，下午阳光不足，温度升高不明显；底面不受阳光辐射，温度无明显变化，约为大地温度23℃；“三针网”顶篷温度在9：30～11：00之间温度较高，其原因在于篷顶此刻受较多阳光辐射，温度升高较快。14：30以后，阳光不足，各壁面受辐射较弱，温度趋于一致。

结果分析：

（1）篷壁受阳光辐射影响大。表现在随着太阳方位的变化，同一壁面在一天内受到阳光辐射量不同，温度随之变化；而不同壁面在同一时间内，各壁面受到的阳光辐射量不同，温度也不同。其原因在于：篷布材料热阻和热惰性较小，极易受外界环境影响。建议研发新型材料和遮阳技术，减少太阳辐射的影响。

（2）篷壁各面温度差异较大。东壁面上午受到的阳光辐射量多，温度较高；顶篷在正午时间温度较高；且可以推测在阳光充足的下午，西壁面温度较高；底面温度较低，为大地温度。对比于图1、图2，篷壁温度与篷内空气温度差异较大，帐篷热环境受篷壁热辐射影响，体感舒适性较差。

（3）遮阳网能改善篷壁温度。表现在“六针网”各篷壁温度并没有随太阳方位的变化而出现较大波动；“三针网”有一定透光性，在9：30～11：00之间阳光充足，篷顶温度变化明显。证明遮阳网较强的遮光性能稳定篷壁温度。

（4）帐篷东西壁面需加强遮阳。架设在顶部的遮阳网能够遮住阳光，防止阳光直射篷顶，但东、西壁面遮阳效果却有限。建议在东西两面增设遮阳网，减少东、西壁面辐射量；北方地区建议将顶部遮阳网适当南移，减少南壁面辐射量。

4　结语

帐篷内部热环境受外界影响较大，

且篷内空气与外界对流能力较弱，架设遮阳网能有效改善篷内热环境。建议选择遮光性强的材料作为遮阳网，架设方法上需在帐篷东西两面加强遮阳且北方地区需将遮阳网适当南移，增加南面遮阳程度。另外，适当调整窗口位置和大小，能提高帐篷内外空气对流能力；为帐篷加设地布，能起到防潮作用，降低帐篷内相对湿度。

参考文献：

[1]胡绍华，孟庆林，王超民.淋水对帐篷热环境改善的实验研究[J].后勤工程学院学报，2007，（02）：81～83，87.

[2]王涛，龙恩深，袁琦，等.双顶帐篷隔热效果的研究[J].建筑科学，2010，（12）：59～63.

[3]文静雅，金玉凤，陈胜男，等.救灾帐篷的改良设计[J].科技视界，2014，（17）：13，80.

[4]许若飞，杜国福.发展野战充气式卫生帐篷的探讨[J].医疗卫生装备，2013，（04）：85～87.

[5]王文芳，刘来运，刘光烨.帐篷用军绿色热反射涂料的研究[J].涂料工业，2008，（09）：22～24.

[6]苏长伟.基本情况[A].天津区县年鉴[M].天津：社会科学院出版社，2014：35，36.

修回日期：2016-01-18

Experiment Research on Shading to Improve the Thermal Environment of Tents

LIU Jing-bo，JIANG Ying-ni，HU Xin-bu，YANG Hao，GONG Zheng-guo
（Architecture Engineering Department，Logistics University of PAP，Tianjin 300309，China）

Abstract：In this paper，in order to improve the thermal environment of tents，the different black agricultural sun-shade nets were erected on the 93 type tents. The inner tempareture，relative air humidity and inside wall temperature were measured. Experimental results show that the shading nets can make a difference on the improvement of inner environment and the 6 needle fabric density net is better than the 3 needle fabric density net. The principle was suggested to be used in energy—saving design and the improvement of inner thermal environment of tents.

Key words：tents；shading；thermal environment

收稿日期：2015-12-07

作者简介：刘静波（1991-），男，河北唐山人，研究生在读，研究方向：武警营房勤务。

中图分类号：TU111

文献标识码：B

文章编号：2095-3429（2016）01-0087-04

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.020