汽车太阳能隔热降温装置的研究

胡奇超

【摘 要】随着我国私家车数量的不断增长与停车位的相对紧张，很多车辆被迫长时间暴露在太阳光之下，随之产生了一系列问题。为了避免太阳光对车辆造成的损害及保障车主人身健康，可以利用太阳能对汽车进行降温隔热处理。合理利用太阳能，不仅做到了清洁环保，践行国家环保理念，同时能节约能源，充分利用汽车自身的空间，实现降温的效果。

【关键词】太阳能;汽车;降温;隔热

【中图分类号】U463.85 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）03-0035-02

1 汽车过热产生的问题

为了满足人们对出行的需求，越来越多的家庭选择购买私家车。这就导致我国车辆数量持续增长，而与之相配套的车库或停车位不能满足人们对于停车的需求。这就使得许多私家车只能将车辆直接停在室外，导致汽车长时间受到太阳光的曝晒。

通过科学的实验我们了解到，当室外温度达到32.5 ℃时，汽车暴晒15 min，车内的温度就可以升高到64.9 ℃。这就告诉我们，太阳光会使得车内的温度急剧上升，导致车主在用车之前必须先打开空调进行降温处理，这就增加了汽车的能耗，使汽车的耗油量比平时上升15%。在这种状态下，汽油进行不完全燃烧所释放的有害气体，如一氧化碳、一氧化氮等，能够达到完全燃烧状态下的5倍，而二氧化碳、PM2.5等有害气体排放量也急剧上升。车内通常处于封闭环境，无法将有害物质排出。这不仅浪费能源、污染环境，也危害人们的健康。

太阳光的辐射对私家车内部的设备也会产生一定的危害。例如，加速车内的座椅或仪表盘等设备的老化程度，而车子在太阳光下暴晒时间过长也会使得汽车装饰品产生甲醛等有害物质，也容易发生汽车自燃事件。因此，对汽车采取环保的隔热降温装置刻不容缓。

2 汽车隔热降温装置市场现状

现今，市面上的私家车所使用的降温隔热装置一般都是采取吸附式遮挡板，它的作用是遮挡住照射进车体之内的部分阳光，具有一定的降温隔热的效果，但是效果并不理想。

通常，人们对汽车一般采用如下隔热降温装置。

（1）普通遮阳板。这种装置是利用吸盘与绳索，使得遮阳板能够放置在汽车前窗，而不产生晃动。不过这种操作必须使用人工手动进行，安装起来较为麻烦，也容易使得隔热装置产生晃动，而且这种隔热板的降温效果比较差。

（2）汽车外部遮阳伞。遮阳伞是通过气压的作用，能够使得自身安稳地放置在私家车的车厢上方。不过这种遮阳伞安装所需要的零部件较多，拆卸及安装耗时又耗力，较难操作。遮阳伞所需要的空间面积较大，携带不方便，在无人看管时，也容易被不法分子盗取，实用性较差。除此之外，将遮阳伞放置在整车上部，影响私家车整体的外观，破坏了整车造型结构。同时，车体所受外界的压力与作用力也会发生变化，影响车辆的安全性能。

（3）汽车两侧车窗帘。我们通过在汽车两侧的车窗内部安装轨道，再在上面安装上窗帘，可以是单侧窗帘或双侧窗帘。通过对窗帘的控制，实现遮挡阳光。不过这种降温的方式只能遮挡从车窗两侧射入的阳光，并不能够解决车体正面投射进来的阳光，由于窗帘安装后是垂线型的，我们也无法在整个车窗最前方安设窗帘，因此这种措施对于车体内部的隔热效果并不显著。

3 太阳能隔热降温装置阐述

為了满足车主对于车体内部降温隔热的需求，同时操作更为方便、简洁、节能、环保，我们提出了利用太阳能来设计隔热降温装置，此装置是在私家车的内部安装一个隔热降温材料与传动装置，隔热降温的材料是通过对太阳能薄膜及能够对光电进行转换的复合材料进行融合，能够有效阻隔阳光，再通过转换太阳能的能量用于运行整个装置，当车主停车之后，通过控制盒直接对整个装置进行操作，让隔热降温的装置实现自动升降，通过管状电机与盘簧装置拉出卷在卷筒内的隔热装置遮挡住车辆的前窗与后窗，对全车起到隔热降温的效果。

3.1 太阳能薄膜层

我们通过将太阳能薄膜层与银胶布气泡隔膜层进行组合，形成隔热材料。处于最外层的太阳能薄膜层能够将太阳能转换成电能，我们所采用的是染料敏化太阳电池，它相比于其他太阳能薄膜电池材料如非晶硅与砷化镓，光电转换率虽然没有这两者高，但是非晶硅与砷化镓高转化率的材料较为厚重，还会产生污染物，威害环境，而为了保证其柔韧性所选取的底厚度材料则生产成本会变高，光转化率也较低，因此我们所选用的材料和生产环节均符合环保要求，并且生产成本更为低廉，吸热量也较小。

染料敏化太阳电池工作原理类似于光合作用，它主要是由多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质及对电极与导电基底构成的，这种材料不仅环保，而且材料的利用率更高。

3.2 气泡隔热层

太阳能薄膜通过使用黏合剂与气泡隔热层进行连接，共同构成光电转换的复合型材料。气泡隔热层主要是选取双层银胶布制作气泡隔膜，相比于市面上常见的遮阳材料，如铝箔、银胶布、尼龙网布与PVC，银胶布的导热率更低，而反射率较其他材料则更高，自身重量更轻，成本更经济，因此我们选择银胶布作为气泡隔热层的材料。同样，为了达到更好的隔热降温的效果，我们采用两层银胶布，并在这两层中间利用多个气泡进行阻隔，形成隔热层，以尽可能地保证隔热的效果。

在制作双层银胶布气泡隔膜时，我们需要通过单螺杆挤出机将熔化状态下的原料通过成型平模模具制作成膜片，再通过气泡吸塑成型棍形成气泡，最后利用导辊与卷取装置进行收卷，则可成为双层银胶布气泡隔膜。制作完成后，将它当做气泡隔热层，我们再将敏化复合染料涂抹在薄膜之上，通过利用导电塑料片将两者紧紧贴合在一起，共同形成太阳能薄膜层，之后，通过使用黏合剂将太阳能薄膜层与气泡隔热层紧紧黏合起来，最终形成隔热降温的光电转换型材料。

3.3 隔热降温装置的升降

隔热降温部分是汽车太阳能的机械装置中极为关键的一环。具体的机械装置分为上升装置与下降装置两个部分。一般来说，上升装置中的电机运转方向为正转，盘簧的碳纤维线产生的拉力是向上方的。一旦降温装置到达顶部时，将自动触发电机停机，使电机处于比较平衡的状态;与此相对应的是，在下降的装备运作时，纤维产生相反方向的拉力，通过降温材料使位置位移到底部并同时停机，隔热层在碳纤维的作用之下可以达到弹力的平衡，最终实现静止。

3.4 使用太阳能隔热装置效果

我们通过对车辆进行对比实验了解太阳能隔热装置的降温效果。选用两台相同型号的车，并且车辆的颜色都为浅色，这样不会因为车体颜色的区别而对车内温度造成影响。我们在同一时间将两辆车放置在室外进行暴晒，一台私家车在前后的车窗内部都安装太阳能隔热降温装置，而另一台则单纯使用在生活中比较常见的镀铝薄膜进行隔热。放置好之后开始实验，我们每经过15 min，分别测量室外天气温度、车内的温度、车体控制台的温度、车上玻璃的温度及座椅的温度并做好记录，为了保证实验结果的准确性，那么我们要经过多次测量温度的变化。经过5次测量之后，我们对两辆车同时开放空调，将车内的温度统一下降到28 ℃，观察其所需要的时间，安装太阳能隔热装置的车辆降温所需的时间仅为7 min30 s，而另一辆车所需要的时间则为12 min。空调开放需要消耗自身油量，也会排放二氧化碳，因此，空调开放的时间越长所消耗的油量也就越大，同时伴有更多的二氧化碳排放量，对空气造成污染。通过实验证明，利用太阳能设计的隔热降温装置能够大幅度降低私家车车体的空气温度、方向盘及座椅的温度等，节省了人们出行的时间。并且，按照一辆排放量为1.6 L的汽车来说，少开4 min 30 s的时间大约能节省0.061 kg的汽油，少排放0.18 kg的二氧化碳，有效降低车辆的耗油量，降低污染物排放量，节能减排、环保。

4 結语

本文通过对比太阳能隔热装置与以往采用的降温隔热装置，从材料、安装到隔热效果上进行分析，通过新技术和之前技术的差异化对比，突出汽车太阳能隔热装置的特点。使用新材料的隔热装置不仅能够提高消费者的行车体验，而且还能够有效地精控车内温度。我国大部分地区的夏季，车内在不开空调的情况下温度令人难以忍受。运用这种装置可以有效地降低方向盘和汽车中控的温度，使人们的出行更加方便，不断地提升生活质量。

参 考 文 献

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