CN103597153B - 帐篷或遮蔽棚装备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种帐篷或遮蔽棚类的装备(1),该装备包括至少部分地覆盖遮蔽区(3)的顶盖部件(2),所述顶盖部件包括具有相对的外表面(4a)和内表面(4b)的柔性主面板(4),内表面(4b)用于在使用期间面对所述遮蔽区(3)。特别地,内表面(4b)的远红外线发射率(%)低于外表面(4a)的远红外线发射率(%)。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括至少部分覆盖遮蔽区的顶盖组件的帐篷或遮蔽棚类的装备的技术领域,尤其涉及适于特别在夏天的高温下使遮蔽区中的用户隔绝热以提高用户舒适度的帐篷或遮蔽棚类的装备。
背景技术
一般地,帐篷还包括被所述顶盖组件覆盖的、作为遮蔽区的内室。
在夏天,据观察得知,暴露在阳光下的遮蔽区的温度、特别是内室的温度高于所述遮蔽区以外的温度,该遮蔽区以外的温度在本文中被定义为环境温度。因此,测量得到的温差,以欧洲纬度区为例,内室上部区域的空气温度与所述帐篷类装备外的环境空气温度之间的温差可达15℃。更进一步地,据观察得知,内室中热辐射的存在意味着用户的体感温度(辐射温度)高于该屋内实际测得的温度,这进一步加重了热不适。
因此,用户无法待在暴露于全天候阳光下的帐篷或遮蔽棚里,以避免遭受比所述遮蔽区外更严重的热度。
遮蔽区、尤其是内室与大气之间的这种温差,一方面是由于太阳辐射起关键作用,另一方面是由于遮蔽区、尤其是内室通风不足造成的。
据实际观测得知,在遮蔽区内会产生与太阳辐射相关的温室效应。顶盖组件允许部分射入的太阳辐射通过,该辐射是由紫外线(UV)、可见光及在短波长范围内(从0.2μm到2μm)的近红外线辐射组成。然而,所述顶盖组件不允许由遮蔽区、尤其是通过内室的壁、地面以及可选地处于该区域的用户释放并反射的长波长(超过5μm)的远红外线外逸出至所述遮蔽区以外。
这些由遮蔽区反射和释放的远红外线随后大部分被捕获并积聚,因此遮蔽区内的温度升高,这种情况在内室的壁上也是同样。这种温室效应在内室中更加明显。
从文献US-2010/0059095可知一种带有可翻转顶盖的遮蔽棚,该顶盖包括使容纳一个或多个人的遮蔽棚的区域温暖的深色冬季面以及通过反射太阳射线使遮蔽区凉快的淡色夏季面。在夏天,该淡色面可以避免遮蔽区内的温度相对于大气温度过高。然而,此遮蔽区内的温度依旧很高,故有必要改善用户的热舒适度。
另由文献US-3244186获知一种帐篷,包括一夏天部分及一冬天部分,两部分通过围绕其竖向轴旋转180°而可以相互转换,而不需要将帐篷从里或者从外反转。在图1中,US-3244186描述了一个帐篷的替代方案,该帐篷的外表面设有反射涂层,例如铝反射涂料,并且该帐篷的内表面设有吸热涂层,例如无反射性的黑漆。在使用期间,当帐篷暴露在太阳光射线下时,内表面比外表面吸收和储存更多的热量,比外表面折射更多的远红外线射线,由此产生帐篷覆盖的遮蔽区的加热效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种帐篷或遮蔽棚类的装备,其能够改善遮蔽区内、特别是内室中的热舒适度,同时保持为易于制造、可折叠的轻型装备,并具有这类装备的基本特征:防水、透气、耐用、耐撕裂。
本发明克服了上述问题,它涉及一种帐篷或遮蔽棚类装备,包括至少部分地覆盖遮蔽区的顶盖组件,所述顶盖组件包括具有相对的外表面和内表面的柔性主面板,内表面用于在使用期间面对所述遮蔽区,外表面用于在使用期间面对太阳射线。
特别地,内表面的远红外线发射率(%)低于外表面的远红外线发射率(%),且外表面被设置为反射太阳射线。
较佳地,由顶盖组件吸收的部分太阳辐射在大气中比在遮蔽区中再释放得更好。由于遮蔽区内被再释放和能够积聚的远红外线较少,因此这种技术能够大大减轻现有技术中观察到的温室效应。因此,遮蔽区(地面、用户、内室的任意壁)内的热辐射下降,从而关联地,用户感知的辐射温度下降,提高了用户的热舒适性。
结合外表面的反射性能和主面板内、外表面之间的发射率差可以进一步缓解可能发生在遮蔽区的温室效应。事实上,入射太阳辐射的较小部分被透射并随后在所述遮蔽区内再释放,特别是远红外线中的较小辐射量能够在该区域内积聚。因此,进一步改善了遮蔽区内的用户的热舒适度。
发射率(ε)是物体表面通过辐射释放热量的特性,是通过在相同的温度下表面辐射能量与黑体辐射能量之间的比率来表征。黑体是理论上的物体,其吸收所有它接收到的各种波长的电磁辐射。没有电磁辐射能通过它,也没有任何电磁辐射被它反射。
发射率取决于许多参数,即所讨论的物体的温度、辐射的方向、波长,最重要的是主面板的内表面和外表面的表面状态。
反射是指这样一种现象,即落在两种不同性质的传播介质的分界面的波返回到它原来所在的介质;具体到柔性主面板而言,外表面用作第一介质,而外表面所处的环境空气用作第二介质。
辐射透射是指辐射穿过介质、具体地穿透柔性主面板,而波长不变化。
根据本发明的太阳射线涵盖太阳光谱,其尤其包括可见光、近红外线以及紫外线。
远红外(FIR)是通过不同物体释放的热射线的一部分,这些物体例如是地面、柔性主面板、任何内室、放置在遮蔽区内的物体,以及最后也是最重要的,位于遮蔽区内的一个或多个用户。这些远红外波无损伤地穿透皮肤,且像太阳一样使用户身体的组织变暖,但没有紫外线的辐射危害。
远红外线是指任何具有大于或等于5μm的波长的辐射。
辐射吸收是指所述辐射在一定厚度的材料中、在本发明的案例中的柔性主面板中的渗透、保留和同化。
反射率、透射率及吸收率分别被定义为被反射、透射或吸收的入射辐射、尤其是太阳辐射的份额。
发射率、透射率和吸收率构成柔性主面板的辐射特性。
大气是指位于根据本发明的装备以外的一切;外表面特别用于在使用期间面向太阳释放的射线。
值得注意的是,外表面和/或内表面的颜色不影响柔性主面板的远红外线发射特性。事实上,纺织面板的白色外表面的发射率被证实为与另一种纺织面板的有色(例如,橙色或绿色)外表面的发射率级别相同,即约为83~85%。
根据本发明的装备可以是帐篷,在此案中优选地,该帐篷包括内室。根据本发明的装备也可以是包括顶盖部件的遮蔽棚,如遮阳伞、雨伞、遮阳篷、百叶窗。
柔性主面板的内表面与空气层至少局部接触,要么当遮蔽区包括内室时,该空气层具有最小厚度,要么该空气层直接是遮蔽区内的所有空气。
内、外表面的远红外线发射率可以根据下述的方法或者根据NFEN15976标准来测量。
在本文中发射率值的误差在+/-3个百分点以内。
内表面与外表面之间的发射率差ε(%)优选的是至少3%,更优选地至少6%。
优选地,柔性主面板沿它的内表面和/或外表面涂覆有原料聚合物薄膜(thebasepolymerfilm),特别是不包括任何具有特殊发射率或反射特性的组分。这种基础聚合物薄膜用于堵塞主面板的内表面和/或外表面的孔,使它平整并提高悬垂性(draping)。这种原料聚合物纱线也有助于赋予柔性主面板耐磨性和耐水性。优选地,原料聚合物薄膜的重量/m2小于或等于100g/m2,优选地小于或等于50g/m2,更优选地小于或等于10g/m2。在柔性主面板包括分别设置在其内、外表面上的两层原料聚合物薄膜的情况下,两层薄膜的重量/m2的总和小于或等于200g/m2,优选地小于或等于100g/m2,更优选地小于或等于20g/m2。
本文中薄膜的重量/m2的值都是对于薄膜干燥时(特别是粘接涂层组合物中的溶剂相和水性相已被蒸发)已经完成的装备而言的。
在一替换方案中,内表面的远红外射线的发射率(%)比外表面的远红外射线的发射率(%)至少低10%,优选地至少低20%。
内表面和外表面之间的发射率差越大,遮蔽区内的热辐射就降低得越多,从而提高用户的热舒适性。
在一替换方案中,遮蔽区域包括被所述顶盖组件至少部分覆盖的内室,所述顶盖组件和内室被布置为通过空气层间隔一距离(d),优选地间隔大于或等于7mm的距离(d)。
空气层必须位于主面板的内表面与内室之间,以不影响内表面的发射率特性并使遮蔽区域内观察到的温室效应保持减缓。
内室由一块或多块预切好的柔性面板、特别是多块纺织面板组成。
当根据本发明的装备不包括这种内室时,构成顶盖部件的主面板悬浮在遮蔽区上方,所述主面板的内表面与空气层接触。
主面板的外表面直接面向太阳光线,外表面与周围空气接触,从而也以一定的方式在其表面上形成空气层。
在一替换方案中,根据标准NFEN410测量,柔性主面板的外表面的反射率大于或等于40%。
这种配置可以进一步提高本发明的预期效果,例如,减少入射太阳射线透射并随后在遮蔽区内重新释放的比例,以限制该区域内远红外线的积聚。
在一替换方案中,柔性主面板的外表面至少部分涂覆有第一反射组分,且内表面至少部分凃覆有第二组分,该第一和第二组分被选择为使第一组分的远红外线发射率(%)高于第二组分的远红外线发射率(%)。
在一替换方案中,第一组分和第二组分是金属粒子,可以是氧化的金属粒子。
在一替换方案中,第一组分是二氧化钛,第二组分是铝粉或银粉。
在一替换方案中,外表面至少部分涂覆有含第一聚合物和所述第一组分的第一薄膜,该薄膜可选地为有色的。
薄膜可以通过添加一个或多个彩色颜料来着色。
优选地,原料聚合物薄膜位于第一薄膜和柔性主面板的外表面之间。
在一替换方案中,内表面至少部分涂覆有第二薄膜,该薄膜中至少有一种聚合物使内表面防水。所述第二薄膜可选地包括所述第二组分。
优选地,原料聚合物薄膜位于内表面与第二薄膜之间。
优选地,第一薄膜和/或第二薄膜的重量/m2小于或等于100g/m2,优选地小于或等于50g/m2,更优选地小于或等于10g/m2。
在一替换方案中,该聚合物可以从下列聚合物中单独或组合地选择:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。
该聚合物相当于包含在基础薄膜(basefilm)和/或第一薄膜和/或第二薄膜的组分中的聚合物。
该聚合物相当于通过例如使用浸渍辊和刮刀涂覆形成所述薄膜而采用的溶剂型粘合剂或水溶性粘合剂组分中的粘合剂。
在一替换方案中,第一薄膜中的第一组分的重量比小于或等于75%,优选地小于或等于50%。
上述数值是对于已经完成的成品装备而言。
优选地,第一组分的重量相对于用于形成第一薄膜的溶剂型粘合剂或水溶性粘合剂的总重量的比例小于或等于25%,较优选地小于或等于20%。
在一替换方案中,第二薄膜中的第二组分的重量比小于或等于75%,优选地小于或等于50%。
上述数值是对于制造好的成品装备而言。
优选地,第二组分的重量相对于用于形成第二薄膜的溶剂型粘合剂或水溶性粘合剂的总重量的比例小于或等于25%,较佳地小于或等于15%,更佳地小于或等于10%。
在上述替换实施例中,第一和第二薄膜可以通过涂覆包含聚合物和第一或第二组分的聚合物组合物而得到。涂层可通过公知的方式使用浸渍辊或刮刀形成。
第一和/或第二薄膜也可以分别热轧在主面板的外表面和/或内表面上。
在一替换方案中,内表面完全或部分涂覆有金属化膜,特别是铝化膜。
在该情况下,该铝化膜可以热轧在柔性主面板的内表面的全部或部分上。
在一替换方案中,柔性主面板是纺织面板。
本文中描述的纺织面板可以由一块或多块预切好的面板组成,由一块或多块布和/或非织造布和/或编织布组成。
附图说明
通过阅读作为非限定性示例引用的一个实施例,本发明将得到更好的理解,并且本发明通过下文描述和所附的附图来阐明,其中:
图1是根据本发明的帐篷类装备的立体示意图;
图2是柔性主面板的沿图1所示剖切面II-II的示意图;
图3是减弱图1中描述的装备遮蔽区域中观察到的温室效应的示意图;
图4是描述太阳辐射的透射和反射特性以及不同的柔性主面板样本(2号-4号)的远红外线的发射率与现有技术柔性主面板(样本1)相比的表格。
具体实施方式
如图1所示,帐篷类的装备1包括一个覆盖遮蔽区3的顶盖组件2。顶盖组件2包括一具有错开的外表面4a和内表面4b的柔性主面板4,内表面4b用于在使用期间面对所述遮蔽区3。内表面4b的红外线发射率(%)低于外表面4a的红外线发射率。遮蔽区3包括被顶盖组件2覆盖的内室5,所述顶盖组件2和内室5通过空气层6至少局部地间隔一段距离(d)。在这个例子中,该距离d大于或等于7mm。优选地,内表面4b的发射率比外表面4a的发射率至少低20个百分点。
柔性主面板4的外表面4a设置为反射太阳射线;优选地,外表面4a的反射率大于或等于40%(根据NFEN410标准测量得到)。
在这个例子中,外表面4a涂有第一聚合物薄膜7,该第一聚合物薄膜7包括氧化的金属颗粒,优选二氧化钛。第二内表面4b涂有第二聚合物薄膜8,该第二聚合物薄膜8包括未氧化的金属颗粒,优选铝粉。第一和第二聚合物薄膜7、8优选地由选自以下聚合物的一种或多种聚合物组成:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯。
图4表述了根据NFEN410标准测量的不同柔性板样本的透射和反射特性。1号现有技术样本是一种纺织面板,其外表面不涂覆任何薄膜,其内表面涂有聚氨酯薄膜,但不包括任何具有特殊反射或发射功能的组分,尤其是不包括氧化或非氧化的金属颗粒。2号样本对应纺织面板,只是其外表面涂有包含铝粉的聚合物薄膜。3号样本对应纺织面板,只是其外表面涂有包含有二氧化钛的聚合物薄膜。4号样本对应根据本发明的柔性主面板4。由样本1到4准备的柔性纺织面板都是相同的,具体地,他们均用聚酯纱线编织而成。在每个聚合物薄膜中,二氧化钛和铝粉的比例基本上是相同的。最后,聚合物薄膜具有聚氨酯基。在这个特例中,外表面4a和内表面4b也都涂有基础聚合物薄膜(basepolymerfilm),其重量/m2优选地小于或等于10g/m2。该基础聚合物薄膜嵌入内、外表面之间且第一和第二聚合物薄膜分别包括第一和第二组分。
在一替换方案中,第一和第二薄膜中的第一和第二组分的重量比例分别不同。在这种情况下,用于形成第一薄膜的溶剂型或水溶性粘合剂包含占其总重量的15wt%至20wt%的TiO2,同时用于形成第二薄膜的溶剂型或水溶性粘合剂包含占其总重量的4wt%和12wt%的银粉。
吸收率是从透射率和反射率推算出的。通过测量释放在待测样本的外表面上的入射辐射来测定太阳光谱的透射率、反射率和吸收率。通过下述测量方法,使用参考TIR100-2的INGLAS牌辐射计来测定内表面和/或外表面的远红外线发射率。
透射率、反射率和发射率的赋值误差在+/-3%之内。
优选地,透射率和反射率的赋值误差分别在1%和2%以内。
据观察,现有技术的面板外表面的发射率高,为80%。2号样本的外表面发射率低,为55%,以及太阳光谱射线的透射率也低,为7%。3号样本的外表面发射率高,为79%,接近现有技术的1号样本,但具有良好的太阳光线反射率,为44%。
1、2和3号样本的内表面发射率理论上是相同的,因为这些内表面都没有涂覆包含具有特殊反射或发射功能的组分的薄膜。该1、2和3号样本的内表面发射率和1号样本外表面测得的发射率是相同级别的,即80%的+/-3%以内。因此,1号样本和3号样本的内外表面发射率是相同级别的,而2号样本的内表面发射率为约80%,浮动3%以内,明显高于外表面涂覆包含铝粉的薄膜的发射率,该发射率为55%的+/-3%以内。
柔性主面板4的内表面4b(4号样本)的发射率是58%,比外表面4a的发射率83%低至少20个百分点。
在操作中,入射的太阳射线9到达主面板4的外表面4a,这些射线的一部分10被反射,另一部分11被吸收,最后一部分12被透射。因此,由于外表面4a被设置成用于反射太阳射线,因此在帐篷1内透射的太阳射线12的比例(约8%)比现有技术中透射的比例(约34%)低。如图3所示,遮蔽区3内的透射射线12被再次反射或吸收,然后通过地面13、用户14的皮肤和内室5的壁形成以箭头15表示的远红外线辐射而重新释放远红外线。当这些射线15通过内室5的壁重新释放到柔性主面板4,他们再次被主面板4吸收。由于柔性主面板4的表面4a、4b的发射特性,所以直接来自入射的太阳辐射9(部分11)或间接来自远红外射线15的、被面板4吸收的辐射通过外表面4a在大气中重新释放比通过内表面4b向遮蔽区3重新释放的情况好。在该整个循环中,据观察,相对于配备有包括诸如1号样本等主面板的顶盖组件的现有技术的公知帐篷而言,温室效应大大降低。
对图1到图3中描述的帐篷型装备1进行气候风洞(climateblowing)研究,并与一种现有技术的包括具有主面板(1号样本)的顶盖组件的相同结构的装备相比较。该装备1被定位于一具有为了发射太阳光谱射线的天花板的屋内。该风洞的气候参数在该屋内决定,以模拟在欧洲纬度区的一个微风夏天。通过所述屋的天花板释放的能量在地面上约600瓦/m2。热电偶、黑球和辐射流量传感器(日射强度计)分别可以测量大气温度(所述装备以外)、遮蔽区内的辐射温度和装备遮蔽区的透射率(辐射流量传感器被放置在主面板4的外表面4a和内室5的地面上,并且对于现有技术的装备也如此设置)。据观察,该装备1和现有技术装备之间的辐射温度降低6℃,遮蔽区3的空气温度相对于现有技术遮蔽区降低2℃,而且遮蔽区3内的太阳辐射的透射率除以4。该辐射温度涉及用户皮肤吸收的太阳辐射和/或远红外线热辐射,且这样规格的显著降低能够明显提高用户的热舒适度,因为所述用户感觉不到热。
值得注意的是,进行该测试的气候风洞的释放太阳辐射的能力限于在地面上600瓦/m2,然而在夏季的天空万里无云的使用环境下可以接近在地面上释放800~1000瓦/m2。对于这样的使用环境,热辐射和辐射温度相对于现有技术下降得应该更多。
本发明的全文中描述的远红外线发射率是根据欧洲标准EN15976或根据下述测量方法测量的。
该方法是一种间接测量发射率、特别是半球发射率的方法。因此,一个100℃的半球形的黑体向需要测定发射率的样本的指定表面辐射。然后,使用辐射计来测量样本的所述表面反射的热流部分。因此,发射率从基尔霍夫能量守恒定律:(L=tau+alpha+rho)推算出,其中tau是透射系数,rho是反射系数和alpha是吸收系数。基于样本1到4的柔性主面板对于远红外线辐射是不透明的这种假设,在这个波长范围内tau是0(因此它相当于远红外线)。另外还考虑到波长为单色,因为我们处于远红外线的反射和发射中,使得这种发射率(epsilon)等于上述基尔霍夫定律的alpha值;因此发射率等于1-alpha。这种发射率的测量是采用INGLAS牌的TIR100-2辐射计完成的。事先分别采用低发射率和高发射率的两个标准来校准此测量方法。因此,能更精确的测量远红外射线的半球发射率,其事实上相当于所产生的热辐射。
Claims (21)
1.一种帐篷或遮蔽棚装备(1),包括至少部分地覆盖遮蔽区(3)的顶盖部件(2),所述顶盖部件(2)包括柔性主面板(4),所述柔性主面板具有相对的外表面(4a)和内表面(4b),所述内表面(4b)用于在使用期间面对所述遮蔽区(3),所述外表面(4a)用于在使用期间面对太阳射线,其特征在于,所述内表面(4b)的远红外线发射率(%)低于所述外表面(4a)的远红外线发射率(%),而且所述外表面(4a)被设置为反射太阳射线。
2.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述内表面(4b)的远红外射线的发射率(%)比所述外表面(4a)的远红外射线的发射率(%)低至少10%。
3.根据权利要求2所述的装备(1),其特征在于,所述内表面(4b)的远红外射线的发射率(%)比所述外表面(4a)的远红外射线的发射率(%)低至少20%。
4.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述遮蔽区(3)包括被所述顶盖部件(2)至少部分地覆盖的内室(5),所述顶盖部件(2)和内室(5)被布置成通过空气层(6)至少局部地间隔一距离(d)。
5.根据权利要求4所述的装备(1),其特征在于,所述距离(d)大于或等于7mm。
6.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,根据标准NFEN410测量,所述柔性主面板的外表面(4a)具有大于或等于40%的反射率。
7.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述柔性主面板(4)的外表面(4a)至少部分地涂覆有第一组分,而且所述内表面(4b)至少部分地凃覆有第二组分,所述第一组分和所述第二组分被选择为使得所述第一组分的远红外线发射率(%)高于所述第二组分的远红外线发射率(%)。
8.根据权利要求7所述的装备(1),其特征在于,所述第一组分和所述第二组分都是金属粒子。
9.根据权利要求7所述的装备(1),其特征在于,所述第一组分是二氧化钛,所述第二组分是铝粉或银粉。
10.根据权利要求7所述的装备,其特征在于,所述外表面(4a)至少部分地涂覆有含第一聚合物和所述第一组分的第一薄膜(7)。
11.根据权利要求10所述的装备,其特征在于,所述第一薄膜(7)是有色的。
12.根据权利要求7所述的装备(1),其特征在于,所述内表面至少部分地涂覆有第二薄膜(8),所述第二薄膜中至少有一种聚合物能够使所述内表面防水。
13.根据权利要求12所述的装备(1),其特征在于,所述第二薄膜包括所述第二组分。
14.根据权利要求10所述的装备(1),其特征在于,所述聚合物从下列聚合物中单独或组合地选择:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。
15.根据权利要求10所述的装备(1),其特征在于,所述第一薄膜(7)中的第一组分的重量比小于或等于75%。
16.根据权利要求15所述的装备(1),其特征在于,所述第一薄膜(7)中的第一组分的重量比小于或等于50%。
17.根据权利要求13所述的装备(1),其特征在于,所述第二薄膜(8)中的第二组分的重量比小于或等于75%。
18.根据权利要求17所述的装备(1),其特征在于,所述第二薄膜(8)中的第二组分的重量比小于或等于50%。
19.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述内表面(4b)完全或部分地涂覆有金属化膜。
20.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述内表面(4b)完全或部分地涂覆有铝化膜。
21.根据权利要求1所述的装备(1),其特征在于,所述柔性主面板(4)是纺织面板。
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