单体车辆的热源特征研究

2024年2月4日发(作者：北京bj20参数配置)

2014·建筑热工与节能

单体车辆的热源特征研究

曹爱思,李琼, 陈哲超, 黄奕锴, 孟庆林

(华南理工大学 亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510640)

摘 要： 本文选取静止单体车辆进行多工况下热源特征的实测，分析车体颜色、排量，空调开启与否，发动机开启与否对周边热环境的影响。

通过对实测结果的分析，发现：（1）车体颜色深浅对汽车散热有影响。颜色越深，汽车散热对周边热环境的影响越大；（2）空调的开启会影响汽车的散热。空调开启后，车体表面温度增长相对比较平缓；（3）对于静止汽车，车顶温度最高，车底温度最低，银白色车顶温度与车底温度最大相差21.1℃, 黑灰色车顶温度与车底温度最大相差31.8℃；（4）发动机与空调开启后，由于发动机发热，车底温度明显上升，银白色车底温度上升约12.6℃，黑灰色车底温度上升约11.7℃。

关键词：车辆; 热环境; 热源

0 引言

近几十年来，由于城市化飞速发展、下垫面结构的改变、以及交通排热和建筑排热等因素的影响，城市热环境逐渐恶化，“热岛效应”及其负面作用日渐凸显，人为热是导致热岛效应的重要因素。人为热包括城市车辆排热，工业生产耗热以及建筑物耗能等，根据日本环境省的一项研究表明车辆排热占据了人为热的28%[1]，可见，车辆排热是引起热岛的一个重要原因。

在城市中，尤其是上下班时段的高峰期间，街谷中的交通和人流都十分拥挤，行车和行人移动均较为缓慢，加上交通和行人长期的停滞聚集，机动车产生的巨大热量对街谷热环境的影响将最为明显。因此本文以单体静止汽车为研究对象，模拟车辆热启动但静止的状况，研究分析街谷中交通拥挤时或者交通红灯时刻，车辆滞留、停止行进的情况，探讨单体静止汽车的热源特征以及其对周围热环境的影响。

1 研究方法

1.1 研究方法的确定

采用实测的方法，对静止单体车辆进行多工况下热源特征的实测，研究车辆对周围热环境的影响。

1.2 实测现场

作者简介: 曹爱思(女，研究生，从事建筑热工学研究，华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广州510640，917239763@）

李琼(女，博士，副研究员，从事建筑热工学研究,华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广州510640，arliqiong@)

孟庆林(男，博士，教授，从事建筑热工学研究，华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广州510640,

arqlmeng@)

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积约1000m2左右，下垫面材质为浅色混凝土砖。

实验地点选在华南理工大学励吾楼广场，图1为广场图片。该广场长约50m，宽约25m，总面

图1 励吾楼实测图片

1.3 测试内容

本次测试在车辆四周1m及3m，离地0.5m和1.5m处各布置32个HOBO温湿度自记仪，在车身上贴附T型热电偶，数据样本自动采集的时间间隔均为1min。

1.4 测点布置情况

车辆周围共布置HOBO测点32个，测量汽车周围离地0.5m及1.5m处空气温度。T型热电偶沿车身布置，左右车身各布置12个，车头布置6个，车顶布置9个，车尾布置3个，车底布置10个，总计52个，测量汽车表面温度，具体布置见图2。

a）测点位置 b）左车身 c）右车身 d）车头、车顶、车尾 e）车底

图2 测点布置图

1.5 测试仪器

本次测试的气象要素有：车表面温度，车辆周边空气温度，实验光学图像，车体周边风速，太阳辐射照度。测试所使用的仪器及其参数如表所示：

表1 仪器参数表

仪器精度 采集频率

——

1小时

-200~300℃

——

T型热电偶 车表面温度 1分钟

±0.10℃

-30~50℃

H08-032-08

HOBO温湿度自记仪 车周边空气温度 1分钟

±0.3℃

分辨率：0.1m/s

热线风速仪 路昌YK-2005AH型 车周边风速 1分钟

精度：±5%

AL-TB

总辐射计 太阳辐射照度 精度：±5% 1分钟

仪器名称

单反数码相机

型号

佳能EOS450D

测试内容

光学图像

1.6 测试时间

测试时间为2011年9月24号10:30-17：00，东风风行菱智，银白色，2.0L和2011年9月28

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号11:00-17:15，一汽大众宝莱，黑灰色，1.8L。

2 测试结果与分析

2.1车辆表面温度

2.1.1银白色车辆

图3 各时刻辐射照度

时段一

时段二 时段三

图4 银白色车辆实测温度

图3是车顶的各时刻辐射照度，可以发现车顶、车尾、左车身以及未开发动机前车头表面温度曲线和辐射照度的趋势一致。可以得出车体表面受太阳直接辐射，温度会有很大升高。

图4是汽车表面温度实测，时段一10:30~14:15为汽车发动机与空调都关闭，可以看出由于太阳辐射的作用，车顶温度最高，最高时达到50℃以上，其次是车尾，最高温度接近50℃。车头温度仅次于车尾达到了45℃。左车身，温度趋势线和车顶一样，最高时达到40℃多。右车身和车底受到的太阳辐射较少，

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时段二14:15~16:00为汽车发动机开，空调关闭，可以看出随着发动机的开启，车头温度明显快速上升，在15:30达到峰值，55.1℃，可以得出发动机的开启会散发大量的热，导致车体表面温度骤升。车底温度在逐渐上升，约在15:34时达到峰值，约为38.6℃。太阳辐射方向的转变，右车身温度逐渐上升，左车身温度逐渐下降。

温度较低，但比周围空气温度高，在中午11:27时，车顶温度与车底温度达到最大温差，最大温差21.1℃。

时段三16:00~17:00为汽车发动机和空调都开启，可以看出由于发动机发热，车头温度仍保持高温，且温度趋于平稳。车底温度明显上升，车底温度上升约12.6℃，最高可接近40℃，这段时间太阳辐射逐渐削弱，车身的温度都不断下降。

周边空气，离汽车越近，温度越高，1m处与3m处最高温差约0.52℃。

2.1.2黑灰色车辆

图5各时刻辐射照度

时段三

图6 黑灰色车辆实测温度

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图5是车顶的各时刻辐射照度，可以发现车顶、车尾、左车身以及未开发动机前车头表面温度曲线和辐射照度的趋势一致。可以得出车体表面受太阳直接辐射，温度会有很大升高。

图6是汽车表面温度实测，时段一11:06~14:30为汽车发动机与空调都关闭，可以看出由于太阳辐射的作用，车顶和车头温度最高，最高时达到70℃以上，其次是车尾，最高温度约63℃。左车身，温度趋势线和车顶一样，最高时达到59℃多。右车身和车底受到的太阳辐射较少，温度较低，但比周围空气温度高，在下午13:17时，车顶温度与车底温度达到最大温差，最大温差31.8℃。

时段二14:30~16:00为汽车发动机开，空调关闭，可以看出随着发动机的开启，车头温度明显快速上升，在15:20达到峰值，63.4℃，可以得出发动机的开启会散发大量的热，导致车体表面温度骤升。车底温度在逐渐上升，约在15:26时达到峰值，约为43.7℃。太阳辐射方向的转变，右车身温度逐渐上升，左车身温度逐渐下降。

时段三16:00~17:10为汽车发动机和空调都开启，可以看出由于发动机发热，车头温度仍保持高温，但由于太阳辐射的减少，温度有下降趋势。车底温度明显上升，车底温度上升约11.7℃，最高可接近44℃，这段时间太阳辐射逐渐削弱，车身的温度都不断下降。

周边空气，离汽车越近，温度越高，1m处与3m处最高温差约0.54℃。

3 结论

通过对实测结果的分析，发现：（1）车体颜色深浅对汽车散热有影响。黑灰色车辆的辐射率约为0.86，银白色车辆的辐射率约为0.69，辐射率越大，汽车车顶和车底的温度差越大；（2）空调的开启会影响汽车的散热。空调开启后，车体表面温度增长相对比较平缓；（3）对于静止汽车，车顶温度最高，车底温度最低；（4）发动机与空调开启后，由于发动机发热，车底温度明显上升，对比两种颜色汽车，发现车底上升温度与颜色无关，都约上升12℃左右，最高都接近40℃左右。

参考文献：

[1] 林荫超, 李琳译. 都市环境学教材编辑委员会编. 城市环境学[M]， 北京: 机械工业出版社, 2005

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