殷云飛

摘 要：對(duì)于夏季停駐在空曠無(wú)遮陽(yáng)區(qū)域的汽車(chē)而言，因被滯留在高溫車(chē)室而致使的兒童死亡案例時(shí)有發(fā)生，因此研究車(chē)室內(nèi)的溫度控制及熱舒適性具有重要意義。溫度的合理控制能夠減少汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的能耗，增加駕乘人員的舒適性。本文旨在簡(jiǎn)述了現(xiàn)有的駐車(chē)車(chē)室溫度控制的方法，為該方面的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：夏季駐車(chē);溫度控制;熱舒適性;空調(diào)系統(tǒng)

1 介紹

在炎熱的夏季，汽車(chē)停放在無(wú)遮陽(yáng)區(qū)域時(shí)，太陽(yáng)輻射能通過(guò)車(chē)窗玻璃的透射作用以及汽車(chē)的金屬外殼傳熱，使得車(chē)廂內(nèi)部的座椅、方向盤(pán)以及儀表板等部件的溫度升高，成為車(chē)室內(nèi)的熱排放源，同時(shí)由于這些部件之間的對(duì)流換熱，使得車(chē)室內(nèi)空氣溫度逐漸升高[1-6]。車(chē)室的封閉性使得車(chē)室內(nèi)空氣無(wú)法與外部環(huán)境及時(shí)進(jìn)行熱量交換，致使車(chē)室內(nèi)的空氣溫度持續(xù)升高，當(dāng)環(huán)境溫度為30～40℃時(shí)，車(chē)室內(nèi)平均溫度為68℃，最高可達(dá)76℃[7]。高溫會(huì)增加汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅在美國(guó)每年就有大約260億升燃油用于汽車(chē)車(chē)室的冷卻[8]。同時(shí)過(guò)高的車(chē)室溫度會(huì)加速汽車(chē)內(nèi)部塑料部件的老化，釋放VOC（揮發(fā)性有機(jī)物甲醛、苯及醛酮類）等有害物質(zhì)，危害人的身體健康[9]。每年因被滯留在車(chē)室而中暑死亡的兒童數(shù)量也在增加[2，5，10]。同時(shí)，數(shù)以百計(jì)的兒童因被滯留在高溫車(chē)室后而患上不同程度的熱疾病[11]。因此，夏季汽車(chē)駐車(chē)時(shí)車(chē)室溫度控制越來(lái)越受到大眾的關(guān)注。

2 現(xiàn)有的溫度控制技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)駐車(chē)車(chē)室內(nèi)溫度控制和熱舒適性的研究一直在不斷發(fā)展，許多被動(dòng)式和主動(dòng)式技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于解決長(zhǎng)時(shí)間露天停放造成的車(chē)室溫度過(guò)高問(wèn)題，減少了車(chē)室溫度達(dá)到熱舒適性所需要的時(shí)間，同時(shí)降低了汽車(chē)空調(diào)油耗量。被動(dòng)式技術(shù)是指在汽車(chē)駐車(chē)條件下無(wú)需能量輸入就能降低駕駛室內(nèi)部溫度的方法，而主動(dòng)式技術(shù)則需要一定的能量輸入才能達(dá)到降溫的目的。

2.1 國(guó)內(nèi)溫控技術(shù)

由于汽車(chē)在日常生活中的逐漸普及，夏季駐車(chē)時(shí)的車(chē)室溫度控制越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注，國(guó)內(nèi)對(duì)于車(chē)室溫度控制的研究也在不斷發(fā)展。李玲[12]等提出了一種基于太陽(yáng)能的車(chē)載溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效地保證鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)扇和半導(dǎo)體制冷部件的可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)溫度控制。針對(duì)車(chē)內(nèi)溫度不同工況，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)降溫元件，進(jìn)一步提高其經(jīng)濟(jì)性。韓英斌和宋其江[13]等設(shè)計(jì)了一款基于太陽(yáng)能電池供電的駐車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)智能控制蓄電池的充放電，根據(jù)車(chē)內(nèi)溫度控制風(fēng)機(jī)的功率，通過(guò)實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)外空氣交換循環(huán)使車(chē)內(nèi)溫度始終保持適宜狀態(tài)，而且可以通過(guò)手機(jī)GSM遠(yuǎn)程操控。而姚燦[9]則提出在汽車(chē)原有空調(diào)系統(tǒng)中，用空氣放大器代替原有鼓風(fēng)機(jī)，利用流體力學(xué)的附壁效應(yīng)，以犧牲壓力來(lái)?yè)Q取流量的特性，可使得流量為耗氣量的50倍。并采用了太陽(yáng)能薄膜發(fā)電，既減少能耗節(jié)約資源，又能減少太陽(yáng)光對(duì)汽車(chē)的輻射，同時(shí)能夠達(dá)到降溫的效果。

除此之外，孫學(xué)軍和蘇志軍[14]等對(duì)轎車(chē)空調(diào)車(chē)室空氣流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算了在一定進(jìn)口雷諾數(shù)下，不同送風(fēng)角度時(shí)空調(diào)車(chē)室內(nèi)空氣流動(dòng)的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化，計(jì)算結(jié)果為空調(diào)車(chē)室內(nèi)氣流組織的優(yōu)化設(shè)計(jì)和空調(diào)車(chē)室的舒適性送風(fēng)控制研究奠定了基礎(chǔ)。

劉佳霓[15]等還建立了簡(jiǎn)化的轎車(chē)客艙模型，采用CFD方法分析了作用時(shí)刻、駐車(chē)朝向及地理緯度等因素對(duì)客艙溫度場(chǎng)分布的影響。結(jié)果表明，高緯度地區(qū)客艙內(nèi)部空氣平均溫度較高，而低緯度地區(qū)客艙內(nèi)部空氣溫度最大值較高。對(duì)于北半球地區(qū)，露天停車(chē)場(chǎng)應(yīng)將停車(chē)位設(shè)置為東西向，這樣更有利于減少駐車(chē)悶曬時(shí)客艙內(nèi)部空氣的溫升。

2.2 國(guó)外溫控技術(shù)

近年來(lái)，伴隨著化石能源大量消耗帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，現(xiàn)階段的許多研究都集中在電動(dòng)空調(diào)汽車(chē)的節(jié)能減排上[16]。利用可再生太陽(yáng)能為空調(diào)提供動(dòng)力，同時(shí)能夠減少能源消耗和溫室氣體的產(chǎn)生，已經(jīng)引起了全球的關(guān)注[17-23]。另一方面，其他被動(dòng)式溫控方式[24-32]、局部冷卻方式[33-37]和主被動(dòng)相結(jié)合[38]的溫控方式因其能夠達(dá)到合理的溫控效果也被廣泛利用。

2.2.1 利用可再生能源的溫控方式

由于目前太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的成本低廉，光伏集熱器越來(lái)越多地用于供應(yīng)太陽(yáng)能空調(diào)冷卻系統(tǒng)。Daut[17]等人提出了一種太陽(yáng)能直流空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由光伏電池板、太陽(yáng)能充電器、逆變器和電池組成，該空調(diào)系統(tǒng)在有太陽(yáng)輻射的地方就能運(yùn)行，無(wú)需電力支撐。Porumb[18]等人比較了太陽(yáng)能吸收式空調(diào)制冷系統(tǒng)和太陽(yáng)能光伏空調(diào)制冷系統(tǒng)的性能，發(fā)現(xiàn)光伏冷卻部分比熱冷卻部分大12.1% 。

Pan和Zhang [19]等人提出了一種新型的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的車(chē)載空調(diào)系統(tǒng)，采用無(wú)線功率傳輸（WPT）和超級(jí)電容器對(duì)車(chē)廂進(jìn)行冷卻。該系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、能量管道、溫度控制和冷卻模塊組成。太陽(yáng)輻射能經(jīng)PV組件轉(zhuǎn)化成電能，通過(guò)無(wú)線功率傳輸儲(chǔ)存在超級(jí)電容器中，不會(huì)破壞車(chē)體。冷卻裝置通過(guò)溫度控制和冷卻模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣機(jī)負(fù)載分別為3Ω和5Ω時(shí)，最大輸出功率為2.181W，最大WPT效率為60.3%。同時(shí)，仿真結(jié)果表明車(chē)內(nèi)溫度平均降低了4.2℃，證明所提出的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的冷卻系統(tǒng)在冷卻駐車(chē)車(chē)廂方面是有效和可行的。

此外，Kolhe[20]等人研究了電動(dòng)汽車(chē)車(chē)頂光伏（PV）通風(fēng)技術(shù)在車(chē)廂熱管理以及通風(fēng)中的應(yīng)用，在車(chē)頂安裝的光伏組件用于電動(dòng)汽車(chē)駐車(chē)通風(fēng)系統(tǒng)的供電，有助于降低車(chē)內(nèi)溫度，特別是在夏季晴天。研究表明，選擇合適的風(fēng)機(jī)和直流電機(jī)對(duì)車(chē)內(nèi)熱空氣的提取至關(guān)重要。由于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)只有在車(chē)窗玻璃稍微打開(kāi)的情況才能被放置在車(chē)內(nèi)，具有容易被偷竊等缺點(diǎn)，區(qū)別于以太陽(yáng)能電池板作為供電電源的傳統(tǒng)太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)，Basar[21]等人提出了一種便攜式汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用珀耳帖電池作為供電電源，當(dāng)珀耳帖電池一側(cè)為冷空氣一側(cè)為熱空氣時(shí)珀耳帖電池將發(fā)出電能，且溫差越大發(fā)電量越多。結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠控制和維持車(chē)內(nèi)溫度在25～30℃范圍內(nèi)，方法簡(jiǎn)單有效。

Yan[22]等人研究了利用冷卻裝置改善電動(dòng)UXV轎車(chē)座艙熱舒適性的可行性，該裝置主要包括一個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池板、四個(gè)軸流風(fēng)扇和一個(gè)可充電電池組，這些風(fēng)扇完全由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)。作者同時(shí)對(duì)轎車(chē)座艙的散熱進(jìn)行了數(shù)值研究，得出該裝置可有效地用環(huán)境新風(fēng)代替車(chē)室內(nèi)熱空氣的結(jié)論。Vishweshwara[23]等也設(shè)計(jì)了一種由太陽(yáng)能供電的通風(fēng)系統(tǒng)，與Yan 不同的是，為了防止偷盜，Vishweshwara將整個(gè)系統(tǒng)全都置于車(chē)內(nèi)且安裝了必要的空氣循環(huán)管道，研究結(jié)果表明當(dāng)環(huán)境溫度為46℃時(shí)，在沒(méi)有通風(fēng)系統(tǒng)的情況下停車(chē)的車(chē)廂的最高記錄空氣溫度為66℃，而使用通風(fēng)系統(tǒng)可將車(chē)廂空氣溫度降低至56℃，溫度降低10℃。Saidur[5]等人使用了兩個(gè)改進(jìn)的由太陽(yáng)能電池板供電的風(fēng)扇，用于排出車(chē)廂內(nèi)的熱量，以將車(chē)廂溫度降低至環(huán)境溫度，試驗(yàn)結(jié)果表明空氣流量從0.01 kg/s提高到0.055 kg/s，車(chē)廂內(nèi)空氣溫度降低了12.4℃。

可再生太陽(yáng)能在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)和車(chē)室溫度控制方面的應(yīng)用在一定程度上減少的石油能源消耗，同時(shí)提高了車(chē)室熱舒適性。但汽車(chē)停放方位和太陽(yáng)能電池板安裝角度會(huì)對(duì)太陽(yáng)能的利用效果產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)太陽(yáng)能電池板在駐車(chē)車(chē)頂安裝也有一定被偷盜的風(fēng)險(xiǎn)。上述研究為可再生太陽(yáng)能在車(chē)室溫度控制提供了一定的參考，從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，Vishweshwara[23]等人的研究具有實(shí)際可行性。

2.2.2 其他被動(dòng)式溫控方式

除了可再生太陽(yáng)能在汽車(chē)空調(diào)及降低車(chē)廂浸泡溫度中的應(yīng)用外，其他被動(dòng)式方法也在完善和改進(jìn)。Mezrhab和Bouzidi[11]建立了一個(gè)數(shù)值模型，研究了太陽(yáng)輻射、玻璃類型、車(chē)身顏色和材料輻射特性對(duì)車(chē)廂內(nèi)熱舒適性的影響，以確定降低運(yùn)行空調(diào)所需燃料的方法。他們的研究結(jié)果表明，使用反射玻璃可以顯著降低車(chē)廂內(nèi)的溫度，由于反射玻璃的低透射率和吸收率，車(chē)廂內(nèi)的空氣溫度降低了10℃。

NEAC?U[24]等人使用忒修斯有限元軟件（Theseus FE）評(píng)估了玻璃材料特性對(duì)中型車(chē)客室內(nèi)熱舒適性的影響。在太陽(yáng)高度角為90°時(shí)將車(chē)停放1h小時(shí)，并冷卻30min，數(shù)值模擬結(jié)果表明，玻璃材料的物理性能與車(chē)內(nèi)的熱舒適性密切相關(guān)，其中，浸泡后帶隔熱窗的車(chē)內(nèi)溫度為54.47℃，而帶標(biāo)準(zhǔn)窗的車(chē)內(nèi)溫度為61.60℃，相差超過(guò)7℃。

上述研究結(jié)果表明雖然玻璃的材質(zhì)對(duì)于改善車(chē)室內(nèi)氣體溫度有一定的積極作用，但距離達(dá)到一個(gè)較舒適的人體適應(yīng)環(huán)境還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，且改變玻璃材質(zhì)會(huì)增加玻璃生產(chǎn)成本。

除此之外，Purusothaman[25]對(duì)某暴露于太陽(yáng)輻照下停駐車(chē)輛的車(chē)頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一層相變材料（PCM）的熱調(diào)節(jié)的數(shù)值模擬，并結(jié)合一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)，以創(chuàng)造一個(gè)自然對(duì)流的情況。對(duì)采用了普通車(chē)頂、帶PCM層、不帶PCM層的單獨(dú)通風(fēng)系統(tǒng)和帶通風(fēng)系統(tǒng)的PCM層進(jìn)行了CFD分析。結(jié)果如下所示：

結(jié)果表明，與不帶相變材料的情況相比，帶相變材料的情況下車(chē)室內(nèi)溫度要低得多。因此，在車(chē)頂結(jié)構(gòu)中使用PCM層時(shí)，車(chē)廂溫度大約降低30℃左右。通風(fēng)系統(tǒng)有助于溫度較高的車(chē)室內(nèi)空氣與外部大氣進(jìn)行持續(xù)的空氣交換，降低了汽車(chē)內(nèi)部溫度，所以在通風(fēng)系統(tǒng)和PCM層的共同作用下，座艙溫度降低約60℃，能夠達(dá)到一個(gè)較好的溫控效果。

汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)在提高車(chē)輛熱舒適性的同時(shí)，也提高了車(chē)輛的能耗。Khayyam[26]提出了一種在保證熱舒適性的前提下，降低汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)能耗的協(xié)調(diào)能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)協(xié)調(diào)和管理蒸發(fā)器、鼓風(fēng)機(jī)、新鮮空氣和再循環(huán)門(mén)的運(yùn)行，以提供所需的舒適溫度和室內(nèi)空氣質(zhì)量，然后在各種環(huán)境和車(chē)輛條件下，可以優(yōu)化能耗。所開(kāi)發(fā)的協(xié)調(diào)能量管理算法在模擬條件下大約減少了14%的能量使用。結(jié)果表明，合理管理新風(fēng)門(mén)和再循環(huán)門(mén)的開(kāi)閉，比風(fēng)機(jī)和相應(yīng)的空氣質(zhì)量流量對(duì)降低能耗有更大的作用。

Dincer[27]提出了一種新型的便攜式制冷系統(tǒng)，可以在60秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)車(chē)艙的冷卻，而且還建立了一個(gè)三維傳熱傳質(zhì)模型，并將其應(yīng)用于該冷卻系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。新型冷卻系統(tǒng)由一個(gè)容積為1.0升的絕緣容器構(gòu)成，該容器充滿壓縮液體空氣，應(yīng)用時(shí)需要對(duì)后排氣系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造。研究表明該冷卻系統(tǒng)能夠在容器壓力為5.0bar和9.0bar的情況下，將車(chē)輛溫度分別降低12.0℃和15.2℃。

Lahimer[28]等評(píng)估了太陽(yáng)能反射罩（SRC）在降低溫度和燃油消耗方面的潛力。測(cè)試了四種浸泡溫度情況，情況一：同時(shí)使用兩輛相同的汽車(chē)（內(nèi)部太陽(yáng)反射膜（SRF）與標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛）;情況二：在不同時(shí)間使用同一輛汽車(chē)（帶/不帶SRC）;情況三：同時(shí)使用兩輛相同的汽車(chē)（SRC與內(nèi)部SRF）;情況四：同時(shí)使用兩輛相同的汽車(chē)（帶/無(wú)SRC）。在浸泡和冷卻試驗(yàn)期間，用HD32.3A監(jiān)測(cè)車(chē)內(nèi)參數(shù)，以評(píng)估車(chē)內(nèi)空氣溫度的降低和乘客的熱舒適性。研究表明，在車(chē)窗玻璃和車(chē)頂上覆蓋鋁蓋（情況二）是最有效的方法，因?yàn)樗@著降低了駕駛室空氣溫度（17.7℃）。在情況二的冷卻試驗(yàn)中，使用SRC的駕駛室在第7分鐘達(dá)到熱舒適度水平，而基標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛在第14分鐘才達(dá)到熱舒適度。所以采用SRC覆蓋整個(gè)車(chē)廂可以顯著降低停車(chē)時(shí)的車(chē)廂溫度，為其他被動(dòng)式溫控方式提供了一個(gè)可行的基準(zhǔn)。

Rugh[29]等人使用太陽(yáng)反射玻璃改善太陽(yáng)光譜近紅外（NIR）部分的反射，并使用太陽(yáng)反射涂料增加不透明車(chē)輛表面的近紅外反射，同時(shí)保持光譜可見(jiàn)部分的所需顏色。這兩種方法與太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)結(jié)合，通過(guò)降低車(chē)室內(nèi)空氣及表面的溫度來(lái)減少燃料的使用，從而使空調(diào)負(fù)荷最小化。他們的研究結(jié)果顯示，太陽(yáng)能反射玻璃（所有位置）、太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能反射涂料的組合使得空氣溫度降低了12℃。在沒(méi)有太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)的情況下，將太陽(yáng)能反射玻璃（所有位置）和太陽(yáng)能反射涂料結(jié)合在一起，車(chē)輛內(nèi)部溫度仍然顯著降低，空氣溫度降低了9.7℃。當(dāng)作者將太陽(yáng)能反射涂料和太陽(yáng)能反射玻璃（僅擋風(fēng)玻璃和后窗玻璃）組合在一起時(shí)，平均空氣溫度降低了7.7℃。此外，太陽(yáng)能反射玻璃（所有位置）、太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能反射涂料的組合可以使得空調(diào)負(fù)載減少30%以上，根據(jù)他們的模擬，熱負(fù)載減少30%會(huì)使得用于空調(diào)的燃料減少26%。他們還單獨(dú)測(cè)試了太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由六個(gè)1.7W的風(fēng)扇組成，送風(fēng)量為0.077kg/s。在汽車(chē)停放時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)車(chē)頂排出熱空氣或吸入冷空氣。然而，在將空氣從車(chē)輛中抽出時(shí)，由于內(nèi)部空氣流動(dòng)造成的對(duì)流熱損失，使得車(chē)室內(nèi)空氣溫度只降低了5.6℃。此外，他們?cè)谲?chē)頂上測(cè)試了太陽(yáng)反射，結(jié)果表明，車(chē)頂溫度降低了6.7℃，車(chē)室內(nèi)溫度沒(méi)有明顯變化。最后，他們得出結(jié)論，太陽(yáng)反射玻璃和太陽(yáng)反射涂料導(dǎo)致機(jī)艙空氣和表面溫度顯著降低，從而導(dǎo)致機(jī)艙熱負(fù)荷和燃油使用量減少。

Al Kayiem[30]等人研究了遮陽(yáng)簾和不同窗戶結(jié)構(gòu)（開(kāi)閉）對(duì)停車(chē)車(chē)廂內(nèi)熱積累和分布的影響。實(shí)驗(yàn)和CFD模擬結(jié)果表明，儀表板和后擋風(fēng)玻璃的自然對(duì)流換熱導(dǎo)致了機(jī)艙頂部出現(xiàn)高溫區(qū)。前車(chē)窗打開(kāi)20 mm導(dǎo)致前氣隙減小20%，而前遮陽(yáng)板使儀表板表面溫度降低26%，使座艙空氣溫度降低27%。

Rugh和Farrington[31]評(píng)估了座艙在熱浸期間使用遮光窗簾、改進(jìn)的反射遮光窗簾、改進(jìn)的黑色遮光窗簾以及普通反射遮光窗簾（應(yīng)用于擋風(fēng)玻璃和后窗玻璃的后面）的影響。應(yīng)用于所有車(chē)窗上的改進(jìn)反射式車(chē)窗遮陽(yáng)板使得空氣溫度降低了最大可能降低值的20%，使上儀表板溫度降低了43%。另一方面，使用改進(jìn)的黑色遮光窗簾則使得座艙平均空氣溫度高于基準(zhǔn)車(chē)輛的平均溫度。他們把空氣溫度的升高歸因于黑色窗簾的高溫而導(dǎo)致的空氣的熱對(duì)流，盡管窗簾阻擋了輻射的傳播。然而，在擋風(fēng)玻璃和后擋風(fēng)玻璃后面使用普通遮光窗簾，可將空氣溫度降低4℃，儀表板溫度降低25℃，座椅溫度降低5℃，而擋風(fēng)玻璃的溫度則增加8℃。他們得出的結(jié)論是，在夏季駐車(chē)期間，用窗簾代替太陽(yáng)能反射玻璃來(lái)降低太陽(yáng)能負(fù)荷是比較合適的。他們還認(rèn)為可切換的漫反射玻璃對(duì)于減輕車(chē)艙溫度可能是一種非常有前途的技術(shù)。

Jasni和Nasir[32]在實(shí)驗(yàn)上比較了被動(dòng)式方法，以確定在降低汽車(chē)內(nèi)部溫度方面技術(shù)上最可行的被動(dòng)方法，主要是：遮陽(yáng)板、太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)和車(chē)窗色調(diào)。當(dāng)整個(gè)汽車(chē)的每個(gè)車(chē)窗都安裝遮陽(yáng)板時(shí)，后座艙空氣的最高溫度降低了2.3℃，而當(dāng)座艙的每個(gè)側(cè)窗都安裝太陽(yáng)能通風(fēng)機(jī)時(shí)，座艙空氣的平均最高溫度降低了3.3℃。此外，當(dāng)機(jī)艙在每個(gè)窗戶上安裝有太陽(yáng)反射膜（色調(diào)）時(shí)，機(jī)艙空氣的平均最高溫度降低為5℃。作者認(rèn)為，車(chē)窗色調(diào)是降低車(chē)內(nèi)溫度的最佳途徑。

上述被動(dòng)式溫控方式分別從車(chē)窗玻璃特性、采用相變材料（PCM）、采用太陽(yáng)能反射罩、采用太陽(yáng)能遮光窗簾以及采用能量協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明采用相變材料（PCM）、采用太陽(yáng)能反射罩、采用太陽(yáng)能遮光窗簾等都可以改善車(chē)室環(huán)境溫度，但采用相變材料（PCM）效果更佳，而且通過(guò)與通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合可以達(dá)到一個(gè)更舒適的車(chē)室環(huán)境。另外，采用能量協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)可有效降低汽車(chē)空調(diào)能耗。

2.2.3 局部冷卻增加乘坐舒適性

局部冷卻的概念始于辦公樓，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)針對(duì)人體上半身進(jìn)行局部冷卻時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的節(jié)能[33-35]。事實(shí)上，這種局部降溫的概念可以用來(lái)提高乘客的舒適性。Zhang[33]等指出提供局部冷卻是實(shí)現(xiàn)熱舒適性的一個(gè)重要方面，特別是冷卻乘客的后背，因?yàn)楹蟊呈菍?duì)冷卻非常敏感的身體部位之一。此外，Corter[36]指出在確定人體整體熱舒適性評(píng)估的平均皮膚體溫時(shí)，背部溫度系數(shù)（28%）要高于胸部溫度系數(shù)（8%）。Itani[34]等人還利用相變材料（PCM）研究了冷卻背心對(duì)軀干部分的影響，結(jié)果表明，將PCM冷卻背心置于身體軀干部分可使整體熱舒適度提高94%。

為了提高乘客的舒適性，Hatoum[37]等人研究開(kāi)發(fā)了一種采用座椅內(nèi)置熱管的汽車(chē)座椅后冷系統(tǒng)。熱管系統(tǒng)利用乘客背部與車(chē)廂空氣之間的溫差，排出人體熱量，增強(qiáng)舒適性。并利用恒溫控制模式的人體模型對(duì)所建立的座椅熱管模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合較好。將驗(yàn)證后的熱管與生物熱模型相結(jié)合，預(yù)測(cè)了座椅后段皮膚溫度和整體熱舒適性，并與無(wú)熱管系統(tǒng)的傳統(tǒng)座椅進(jìn)行了比較。熱管能使皮膚溫度降低1℃并使身體整體熱舒適度提高30%。此外，還進(jìn)行了參數(shù)研究，以確定確保乘客熱舒適的最佳熱管數(shù)量。

局部冷卻方式適用于夏季室外環(huán)境溫度不是很高的地區(qū)，如果夏季環(huán)境溫度過(guò)高，致使車(chē)室內(nèi)環(huán)境急劇增加，即使采用局部冷卻，人體還是無(wú)法適應(yīng)較高的車(chē)室溫度。

2.2.4 主被動(dòng)結(jié)合式

Jeffers[38]等人討論了紅外反射（IRR）擋風(fēng)玻璃與15分鐘JIT預(yù)通風(fēng)（主動(dòng)方式）的結(jié)合。結(jié)果表明，二者的結(jié)合使得車(chē)室溫度降低了9.9℃。單獨(dú)測(cè)試時(shí)，IRR擋風(fēng)玻璃的使得車(chē)室溫度降低了4℃，JIT預(yù)通風(fēng)使得車(chē)室溫度降低了5.8℃。利用該方式雖然能夠達(dá)到了一定的降溫效果，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用不建議采用此二者相結(jié)合的方式，原因是此方式需要在進(jìn)入車(chē)室之前進(jìn)行15min的預(yù)通風(fēng)，在某些情況下會(huì)帶來(lái)極大不便。

3 總結(jié)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)夏季駐車(chē)車(chē)室溫控技術(shù)的研究也在持續(xù)發(fā)展當(dāng)中，隨著化石能源逐漸消耗和利用，可再生能源在未來(lái)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，所以未來(lái)可再生能源在車(chē)室溫度控制和減少化石能源消耗等方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于車(chē)室溫度控制，現(xiàn)階段的發(fā)展方向主要集中在如何提高熱舒適性和減少空調(diào)能耗，將二者有機(jī)融合將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有溫控技術(shù)的總結(jié)，被動(dòng)式溫控技術(shù)由于它能帶來(lái)的顯著降溫效果而被廣泛利用，同時(shí)對(duì)于可再生太陽(yáng)能在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用也在發(fā)展，主要技術(shù)點(diǎn)在于太陽(yáng)能電池板與空調(diào)系統(tǒng)匹配和提高利用效率等方面。對(duì)于太陽(yáng)能通風(fēng)系統(tǒng)，除了在充放電控制的研究外，還可以從智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和智能警報(bào)防止偷盜方面加以鞏固。

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本文得到“天津理工大學(xué)市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目”編號(hào)201810060079 的資助。