帐篷隔热有妙招儿

  

    相对于固定建筑，帐篷这种特殊临时建筑更需要做好隔热措施，因为通常情况下，帐篷所处的环境更为复杂和恶劣。以美军为例，美军的全球化战略，使得美军士兵时常身处各种极端自然环境之下，因此，美军帐篷隔热的研究和应用一直处于世界领先水平。良好的帐篷隔热主要有两方面的优点：增强帐篷内部人员住用的舒适性，特别是极寒极热等极端条件下；降低内部环境控制所需的燃料消耗，达到节能的目的。
      由帐篷的使用属性所决定的，帐篷隔热必须满足以下几点要求：良好的隔热性能是第一位的，还要体积小、质量轻，且使用灵活方便。目前，主要采取在帐篷上面加盖遮阳网，或者在帐篷围护结构加入隔热层的方式。前者已由最初的单一遮阳，发展到兼具伪装(军事上)甚至发电功能，而后者也从最初的多层絮片结构，发展到蜂窝结构、聚氨酯、气凝胶等多种新结构或新材料利用阶段，使帐篷的隔热性能大大提升。

遮阳网

      在帐篷上加盖遮阳网，是一种最简单直接的隔热方式，通常能够有效降低太阳辐射30%~60%，同时军用遮阳网还兼具伪装性能。美军《标准战术帐篷/方舱手册》中有Ⅰ型和Ⅱ型两种标准军用遮阳网。它们均采用支杆式结构，主要有两方面用途：为给养、弹药、车辆和装备等提供遮阳防护；加盖在帐篷上，可以大大降低帐篷内空调制冷的电力或燃料消耗。
      美军现装备的遮阳网主要由美国OakTree公司生产，它的强度高，质量轻，其表面涂层具有防紫外、防可见光和红外侦视功能，能够阻挡85%的阳光，还有防火和防霉功能。它的使用寿命至少为2年，储存寿命更长，即使是在极端温度或气候、霉菌或油污的储存条件下也可以达到5年。
      2009年，美国陆军纳蒂克士兵中心同美国空军和海军陆战队一道进行了为期两年的“零计划(NetZero)”试验项目，其主要目的是研究帐篷系统节能，其中一项就是比较Advanced Solar Cove（ASC）和UltraLightweight Camouflage Net System（ULCANS0）两种遮阳网的性能。在伊拉克和阿富汗战争中，美军大量使用了ASC遮阳网，它能够有效减少约60%的太阳辐射，从而降低帐篷表面温度，同时，其网眼结构具有良好的抗风性能，减轻了支杆的负荷。ULCANS的隔热性能更好，它能够减少90%的太阳辐射。
      目前遮阳网的主要问题是市场上出售的遮阳网品种众多，且质量良莠不齐，但军品质量相对来说有保证。

太阳能发电篷布

      美军还将遮阳网的功能进一步扩展，研制出了既能遮阳又能够利用太阳能发电的篷布。美军驻阿富汗部队目前采用的美国Powerfilm公司研制的柔性太阳能发电篷布，采用以聚酰亚胺为基层的不定形硅技术，将光伏发电薄膜集成到帐篷上，非常轻便，并且粘连强度极好，即使在有强风情况下篷布整个被揭起，光伏发电薄膜也不会与基层脱开。该篷布能够为美军的照明设备、通讯设备、笔记本电脑和其他电子设备提供电能，使地面部队在供电方面基本上做到自给自足，同时，可减少80%~90%的太阳热辐射，大大提高了帐篷内的舒适性。
      美军现装备的太阳能帐篷有3种，分别是PowerShade、TEMPER Fly和QUAD rant，它们大小各异，发电能力也不同。其中QUAD rant的功率为200W，TEMPER Fly的功率为800W，Power Shade有1kW、2kW和3kW等不同功率型号，可适用于美军的MGPTS、TEMPER和充气帐篷等。

蜂窝隔热板

      帐篷衬里是帐篷隔热的重要一环，过去通常采用多层聚酯絮片作为衬里来保温隔热，但是其质量和体积比较大，且隔热性能也有待提升。后来，人们设计出了多层蜂窝结构的隔热板，它的折叠体积小，质量很轻，而且隔热效果非常好。
      美国陆军纳蒂克(Natick)士兵中心采用的美国Fi-Foil公司生产的充气式隔热板，为多层蜂窝结构，其每平方码的质量小于20盎司，非常轻巧，打开后能够迅速自动膨胀，展开和包装的体积比为20:1，十分利于储存和运输。该隔热板具有良好阻燃性能，其单板的阻热系数R值为5℉·ft2·hr/Btu，能有效降低E-CU环境控制系统的电耗65%。其使用也很方便，可直接系挂在帐篷内部。而且采用可生物降解型材料制造，非常环保。目前，该隔热板成功通过了在美军TEMPER框架帐篷和充气帐篷中进行的测试。

多层蜂窝型可折叠可膨胀结构。

气凝胶

      气凝胶被认为是隔热效果最好的固体材料之一，是近年来发展起来的一种热导率极低的新型隔热材料。它是由纳米量级超微颗粒相互连接构成纳米多孔三维网络结构，在网络的纳米孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，密度仅为3.55kg/m3，仅是空气密度的2.75倍，其热传导率极低，只有0.013W/(m·K)，比空气的热导率还低。气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此，人们也把它称为“固态烟”，是优良的隔热和隔声材料。气凝胶最初是应用于NASA航天飞机发射系统的低温绝热材料，后来随着其生产工艺的改进和生产成本的降低，逐渐用于服装、建筑等其他领域。美国陆军采用美国Aspen公司研制的气凝胶隔热层，其主要是由低热导的纳米孔硅制成，具有良好的隔热性能，其厚度仅为普通隔热层的1/8，在不影响帐篷包装大小的情况下，其质量只增加了3%，但帐篷的隔热性能却提高了40%。在对两个20英尺×21英尺的充气帐篷进行连续90h的油耗对比试验中，气凝胶隔热帐篷要比没有隔热的帐篷节约燃料34%，此外它还能够有效地降低噪声和红外信号，具有重要的军事意义[3]。但是目前存在的主要问题是其质地较为脆弱，生产成本较高。下一步Aspen公司将和OutdoorVenture公司共同研发，目标是生产出适合于大规模应用到美军帐篷上的气凝胶隔热材料。

聚氨酯

      聚氨酯是另一种高效的隔热材料，目前，已广泛应用到固定建筑上。一种方式是将聚氨酯硬质隔热板与石膏板、外壁等一起构成墙体结构；另一种是利用聚氨酯现场喷涂的优点做建筑物保温。现在，人们将聚氨酯板安装在帐篷内部，或者直接喷涂到帐篷的表面，形成泡沫隔热层。其中，后者更加适用于帐篷，因为其喷涂后形成的软质连续壳体无接缝热桥，可严实包裹帐篷，隔热性能更好，还兼具防潮防水功能。
       聚氨酯泡沫作为一种经济性隔热材料，不仅可以改善野营帐篷内的居住条件，而且节约能源，此外聚氨酯隔热泡沫在军事上也具有一定的电子防护作用。2007年5月，美军在阿富汗营区对喷涂了聚氨酯泡沫的帐篷与普通帐篷做了对比试验，当室外温度为38℃时，未作隔热处理的普通帐篷内部温度为37℃，而聚氨酯隔热帐篷内部的温度仅为24℃，大大低于室外温度，给士兵们创造了良好舒适的工作和休息环境，并且大大节约了电力供应和燃油消耗。在阿富汗的美军营地，共有1200顶这样的帐篷，总面积约为550万平方英尺的篷布上被喷涂上了聚氨酯隔热泡沫，这样每天可节约百万美元的经费。

隔热涂料

      根据隔热涂料作用于传热方式的不同，将其划分为阻隔型、反射型和辐射型，目前应用最多的是反射型隔热涂料。热反射涂料的降温原理是通过涂料中的颜填料粒子将太阳光的红外辐射或将吸收的热辐射反射到外部空间，从而降低被覆物体的表面及内部温度。
      目前，隔热涂料是建筑节能的有效措施之一。隔热涂料也可应用于帐篷这种特殊建筑。前述的军用遮阳网或伪装网就多采用表层涂覆隔热涂料，可吸收太阳光辐射，同时降低红外信号，在军事上具有重要意义。复合型隔热涂料是下一步的研究方向，也就是将阻隔型、反射型和辐射型进行多层复合，以便使隔热性能最优化。

相变材料

      相变材料（Phase change material，简称PCM）应用于建筑物围护结构是近年来发展的新型建筑节能措施之一。把相变材料应用到相变墙体，由于相变材料具有蓄热特性，在温度升高时溶化吸收热量，而当温度降低时凝结放出热量，这样就可以实现在夜间充分储存冷量，削减部分白天的峰值负荷，从而减少建筑供暖或空调用电，同时，还可减小建筑物内的温度波动，提高室内的舒适度。现在使用的相变建材包括相变储能混凝土、石膏板和涂料等。
      相变材料还被用于特种服装领域，在织物中加入相变材料可以增强服装的保暖功能，甚至使其具有内部温度调节功能。当人体处于剧烈活动阶段会产生较多的热量，利用相变材料将这些热量储存起来，当人体处于静止状态时，相变材料储藏的热量又会缓慢地释放出来，用于维持服装内的温度恒定。虽然目前将相变材料分别应用于建筑墙体和纺织品比较普遍，但是直接应用于帐篷这种特殊建筑上还比较少见。基于其良好的研究基础和技术储备，相信将相变材料应用于帐篷的围护结构，应该是水到渠成。

双顶帐篷隔热

     帐篷在救灾过程中发挥了巨大的作用， 但是内部热环境较差 为了改善居住条件， 笔者设计并制作了双顶帐 篷 在相同外部条件下， 对双顶帐篷和普通单顶帐篷进行了对比测试， 数据显示， 相比普通单顶帐篷， 双顶帐篷内部空气温度 和顶部内表面温度有一定幅度的降低， 具有明显的隔热效果， 可以有效改善内部热环境 在此基础上， 使用 FLUENT 软件对 不同间层厚度的双顶帐篷内的空气温度进行了模拟计算， 并对计算得出的帐篷顶部得热量和内表面温度进行了分析， 在不影 响安装简便性和稳定性的基础上， 帐篷顶部间距取为 0. 2 m 为较优选择 

水蒸发降温

以湿帘、喷雾、吹泡泡机等方法，利用水的蒸发带走热量的原理实现降温。