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重庆租赁帐篷供暖选择与研究进展

时间: 2017-11-13 14:1:12

    帐篷是防风雪、防寒、防尘、防蚊虫等临时居住场所,具有重量轻、展开和撤收方便等优点,可以作为抗震救灾、地质勘探、道路修建、演习或战争等场合人员临时性居住场所。帐篷围护结构厚度薄、重量轻,具有热容小、热惰性低等特点,帐篷内温度受地理、气候等环境因素影响很大,波动剧烈,常常出现夏季闷热,冬季寒冷的情况。对于居住在帐篷内的人员而言,空气温度分布以及随时间的变化、空气的相对湿度、气流速度等是影响人员舒适性的主要因素。当周围气温较低时人体热损失就会增加,长时间处于低温环境中,会引起抽搐、冻伤、心脏病或神经性障碍等。因此,使用帐篷作为临时居住场所的高寒地区,供暖对提高人员工作效率和睡眠质量具有重要意义。
    1 重庆租赁帐篷供暖方式特点及选择
    由于帐篷的特殊性,与常规建筑相比,帐篷供暖很少受到重视。王涛[1]研究发现当民政部的12m2救灾帐篷内存在1000W的热源时,帐篷内部温度比未加热帐篷提高6.1℃。王晓刚等[2]通过在帐篷外部搭建一层不同透气量的篷盖布,以改善帐篷内的热环境。Leigh-Smith等[3]讨论了帐篷内一氧化碳(CO)中毒问题,总结了CO中毒案例和避免中毒的建议。Crawford等[4]通过试验研究寒冷条件帐篷内的温度和湿度,目的是改善帐篷内部的生活条件,并发展评估帐篷内生活质量和舒适度的方法。
    帐篷内供暖可以显著提高人体的热舒适性,供暖方式按所使用的能源可以分为:燃料燃烧供暖(一次能源)、电力供暖(二次能源)、可再生能源供暖(可再生能源)。
    1.1 燃料燃烧供暖
    目前,国内外帐篷主要采用炉具供暖,使用煤、燃油等化石燃料或者牛粪、秸秆、薪柴等生物质作为燃料。美国Coleman公司研发了一系列便携式帐篷取暖器(图1),采用丙烷或者丁烷作燃料,使用铂作催化剂、实现无焰燃烧,解决了明火加热取暖安全隐患[5]。帐篷内直接燃烧供暖的装备体积小、热效率高,但是存在人与装备争夺氧气以及一氧化碳中毒的危险。Thomassen等[6]研究了小型帐篷内野营燃油炉取暖对人体的影响,发现人员在帐篷中2小时后血液中CO浓度显著升高。Zou等[7]研究了海湾战争期间燃油取暖器对帐篷内污染物的影响,发现置换通风是控制帐篷内污染物的主要方法。然而,空气冷风渗透(即置换通风)也是构成帐篷热负荷的重要部分。因此,燃油取暖器放置在帐篷内的供暖方式需要控制置换通风次数,以便达到帐篷保暖和控制污染物的目的。为保障安全、防止一氧化碳中毒,通常使用烟筒将炉具的废气排放至帐篷外,但使用带有烟筒的炉具存在加煤时烟气溢出的情况,需要人员值守等缺点。
    美国军方研发了可使用液体燃料和煤、木柴等固体燃料的多燃料供暖炉(H45),以及与其配套使用的热电风扇[8],如图2所示。炉具的上表面与散热结构分别构成温差发电器的热端和冷端,产生的电力来驱动热电风扇对冷端散热结构进行强制对流冷却。热电风扇可通过强制对流降低供暖空间内的垂直温度梯度,提高人体的舒适性。国内总后建筑工程研究所与西安交通大学联合研发了配套军方供暖炉的热电风扇,并对热电模块与风扇之间安装肋片的复合散热结构进行数值优化,确定典型热流密度下最优散热结构[9,10]。
    重庆租赁帐篷为远离燃烧粉尘和火焰,保证帐篷内空气的清洁度,国内外研发了室外安装并通过软管将热空气送入帐篷内供暖的暖风机。其原理是:炉膛内燃油燃烧产生的高温烟气进入热交换器中与冷空气进行热量交换,被加热的空气通过送风风机送入帐篷内供暖。美国HDT Global公司、法国SERT公司、丹麦Dantherm公司等研制了专门供帐篷、指挥车、货物车和运输车使用的暖风机,其主要缺点是需要发电机同步供电。国内西安建筑科技大学的王智伟等[11]根据热平衡理论分析了暖风机的传热过程,并结合实验数据提出了炉膛内燃烧以及烟气与冷空气的换热计算公式。总后建筑工程研究所的李俊等[12]针对高原地区低温缺氧的环境条件,采用变频技术对暖风机进行改进,并根据实验结果对燃烧换热器进行了优化设计,较好地解决了高海拔换热效率低、送风温度不稳定、工作噪声大等问题。李俊[13]指出采用暖风机供暖时应把握以下几个原则:工作区内气流流速不大于0.3m/s;送风时应尽量减少蓬外送风管热损失;不能影响帐篷的功能及使用的便利性。为了提高野外作业的效率和可靠性,美国HDT Global公司和丹麦Alpcon公司分别研发了自供电暖风机(图3)[14],利用热电效应通过液体燃烧和空气冷却建立的温差供发电供暖风机自身用电设备使用,多余的电力还可为电池充电或者满足照明需求,无需外接电源,减轻了运输负担。http://www.cqtianxiang.com.cn/


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