河南松川專用汽車有限公司 王世敏

冷藏車作為對(duì)需保鮮的易腐食品或藥品低溫運(yùn)輸?shù)淖钪饕\(yùn)載工具，在提升人民生活質(zhì)量方面起著不可替代的重要作用。本文針對(duì)冷藏車廂體的保溫技術(shù)和制冷技術(shù)兩大核心要素進(jìn)行介紹，分析了不同隔熱材料、廂體加工方式及制冷方式的優(yōu)缺點(diǎn)，探討了冷藏車未來的發(fā)展趨勢(shì)。

冷藏車(refrigerated van)是指裝備有隔熱結(jié)構(gòu)的車廂和制冷裝置，用于冷藏運(yùn)輸?shù)膸綄Ｓ眠\(yùn)輸汽車。目前，冷藏保溫汽車是公路冷藏運(yùn)輸最主要的運(yùn)載工具，主要由汽車底盤和車載冷藏廂組成。其中，車載冷藏廂又由隔熱廂體和制冷裝置組成。冷藏車作為冷鏈物流運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，對(duì)提高人民生活水平，確保易腐食品或藥品在低溫環(huán)境下運(yùn)輸起著不可替代的作用。其中，隔熱廂體和制冷機(jī)組是冷藏車實(shí)現(xiàn)冷藏保鮮運(yùn)輸功能的重要因素。近些年來，隨著制冷與保溫技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)冷藏汽車的相關(guān)技術(shù)也有著突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，尤其是冷藏車的保溫技術(shù)和制冷技術(shù)有著較大提升。

本文主要針對(duì)近年來新發(fā)展、新采用的冷藏車保溫技術(shù)和制冷技術(shù)進(jìn)行梳理和探討，并對(duì)兩大核心技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

圖1 帶單側(cè)門的保溫車

圖2 冷藏車制冷機(jī)組（外機(jī)）

冷藏車保溫技術(shù)

冷藏車作為冷鏈物流中的重要運(yùn)載設(shè)備，其保溫性能至關(guān)重要，保溫性能是否良好完全取決于廂板中使用的隔熱材料、熱橋和廂板加工工藝三個(gè)方面。

1 隔熱材料

當(dāng)前，市面上廣泛使用的保溫材料主要有：發(fā)泡性聚苯乙烯(Expandable Poly Styrene, EPS)、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料（PU）和擠塑聚苯乙烯保溫板（XPS）三種。

EPS是一種是高分子“聚合物共混物”，具有成型快、色澤豐富、耐酸，且機(jī)械性能優(yōu)異的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。EPS泡沫是微孔性、蜂窩狀的泡沫材料，其特殊的物理結(jié)構(gòu)使得其能夠在板材內(nèi)部?jī)?chǔ)藏大量的空氣，且密封于材料內(nèi)部，因此ESP板材具有隔熱、隔音等功能，被廣泛地使用在大中型冷凍保鮮儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、建筑內(nèi)外墻保溫、冷藏車廂保溫等領(lǐng)域。

聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料（PU）是一種主鏈中含有氨基甲酸酯特征單元的一類高分子材料。具有隔熱性能好、強(qiáng)度可靠，而且有隔音、耐腐蝕等性能，可以通過注入式發(fā)泡的方式制作冷藏車保溫廂體。另外，聚氨酯采用硬泡方式和玻璃鋼、玻璃纖維氈、樹脂膠黏劑等經(jīng)壓力機(jī)熱壓成型為聚氨酯硬泡復(fù)合板材（俗稱“三明治”復(fù)合廂板），具有良好的綜合性能和超低的熱導(dǎo)率（其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.018-0.024W/m.k，25℃），軟化系數(shù)在250℃以上，在國(guó)內(nèi)外冷藏車領(lǐng)域被大量應(yīng)用[6]。

XPS作為一種新型隔熱材料，不僅保溫隔熱性能好、自重輕、承載能力強(qiáng)，還具有壽命長(zhǎng)、抗潮能力強(qiáng)、還具有優(yōu)越阻燃性等優(yōu)點(diǎn)，在潮濕的環(huán)境情況下仍然保持較好的隔熱性能。

在以上三種保溫材料中，XPS材料導(dǎo)熱系數(shù)較低，密度適中，與PU相比其在超低溫情況下保溫性能優(yōu)越，且每立方米價(jià)格較低，在國(guó)外已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冷藏車領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)也是未來冷藏車保溫材料領(lǐng)域的發(fā)展方向。

2 熱橋

熱橋也稱冷橋，是保溫層中的導(dǎo)熱系數(shù)較高的部件，如鋼板加強(qiáng)筋、鋼板埋件、金屬門框等部件。因這些部件傳熱能力較強(qiáng)，造成局部的廂體熱量傳遞較快，就像一個(gè)熱量傳遞橋一樣，故稱為熱橋。熱橋影響隔熱廂體的保溫效果，是冷藏車廂體設(shè)計(jì)中必須考慮的因素之一。

在冷藏車廂體中，熱橋面積雖然不大，僅占隔熱廂體總面積的2%～5%，但對(duì)保溫性能的影響卻較大，可達(dá)到10%～25%。所以，冷藏車廂體設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮在廂體內(nèi)外蒙皮之間增設(shè)低導(dǎo)熱系數(shù)的材料阻斷熱傳導(dǎo)，冷藏行業(yè)稱其為斷熱橋技術(shù)。目前，常用的斷熱橋技術(shù)有以下三種：1）分片拼裝式保溫廂體斷熱橋，采用金屬加強(qiáng)筋與蒙皮連接，而在兩金屬加強(qiáng)筋之間用輔助骨架相連；2）整體骨架式隔熱廂體斷熱橋，采用主加強(qiáng)筋與外蒙皮連接，副加強(qiáng)筋與內(nèi)蒙皮相連接；3）復(fù)合板保溫廂體斷熱橋，其主、輔加強(qiáng)筋分別與內(nèi)、外蒙皮相連接，連接的方式采用聚氨酯樹脂膠粘接。

圖3 “三明治”復(fù)合廂板熱壓成型工藝流程圖

圖4 冷藏半掛車

3 廂體加工工藝

除隔熱材料外，隔熱廂體的加工制造工藝也是廂體保溫性能的決定因素之一。一般情況下，隔熱廂體采用螺栓緊固在冷藏車的底盤上，部分冷藏保溫車也有采用車廂與駕駛室為整體的客廂車形式，隔熱廂體全封閉狀態(tài)。冷藏保溫車廂體的結(jié)構(gòu)形式可以分為：整體發(fā)泡廂板和拼裝拼接廂板兩大類，而整體發(fā)泡廂板又可以分為整體骨架式和整體隔熱層式；拼裝拼接廂板可以分為分片注入發(fā)泡形式和“三明治”復(fù)合廂板結(jié)構(gòu)形式。

其中“三明治”復(fù)合廂板由內(nèi)外蒙皮、隔熱材料等復(fù)合而成。內(nèi)蒙皮多采用高強(qiáng)玻璃鋼板，可以依據(jù)客戶要求采用：防銹薄鋼板、覆塑鋼板、鋁合金板、鋼面膠合板、覆鋁塑料板、不銹鋼板等。為防止貨物運(yùn)輸中撞壞內(nèi)蒙皮，部分廂體內(nèi)側(cè)加裝壓花鋁板增加廂體強(qiáng)度。外蒙皮多為平板形，也有部分車型左右側(cè)板及前板采用波紋形、瓦楞形或半圓條形的結(jié)構(gòu)，以提高廂板的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)增加了廂體外表面的美觀度。

“三明治”復(fù)合廂板采用聚氨酯板塊粘接結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)合理，自身質(zhì)量輕，斷熱橋設(shè)計(jì)十分合理，廂體的熱工性能和氣密性優(yōu)越等特性，能夠有效減少空穴、燒心等缺陷，但是廂體強(qiáng)度不夠高，需要進(jìn)一步改進(jìn)。目前國(guó)內(nèi)知名企業(yè)多采用“三明治”復(fù)合廂板熱壓成型工藝技術(shù)。

冷藏車制冷技術(shù)

當(dāng)前，針對(duì)冷藏車的制冷技術(shù)主要有水冰及鹽冰冷藏、干冰冷藏、冷板制冷、機(jī)械制冷、液氮制冷、LNG冷回收技術(shù)等方式。其中水冰及鹽冰冷藏方式，由于單位熱容量較低，降溫能力有限，且鹽冰融化后會(huì)污染物品、腐蝕車廂，使貨物受潮，因此，此方式主要用于魚蝦等水產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸，應(yīng)用范圍比較狹窄；干冰冷藏方式雖使用方便、貨物不會(huì)受潮或污染，但由于干冰成本較高，實(shí)際應(yīng)用也較少。下面主要針對(duì)蓄冷板制冷、機(jī)械制冷、半導(dǎo)體制冷、液氮制冷、LNG冷回收技術(shù)進(jìn)行探討分析。

圖5 專用冷藏車

1 相變蓄能冷藏

相變蓄能冷藏是運(yùn)輸前預(yù)先將廂內(nèi)相變蓄能冷板中的蓄冷劑經(jīng)冷凍凍結(jié)形成共晶溶液，然后在運(yùn)輸途中利用其中的蓄冷劑融化吸熱，使廂內(nèi)溫度保持在運(yùn)輸貨物適宜的溫度范圍內(nèi)，故相變蓄能冷板又稱“蓄冷板”。

相變蓄能冷藏車是在廂體內(nèi)部安裝蓄冷板，蓄冷板中裝有蓄冷液，蓄冷液凍結(jié)后形成共晶溶液。憑借共晶溶液的吸熱融解，吸收廂體內(nèi)貨物的熱量，從而實(shí)現(xiàn)冷藏降溫作用。蓄冷板一般采用鋁合金做成5～10cm厚的中空殼體，內(nèi)裝蓄冷液。蓄冷板預(yù)冷時(shí)需要通過制冷機(jī)完成。由于蓄冷板制冷裝置由于本身較重、體積較大，占據(jù)了車廂的一定容積，而且蓄冷板充冷一次僅可持續(xù)工作4～8h。因此，相變蓄能冷藏僅適于輕型冷藏汽車的中、短途運(yùn)輸。

近幾年來，由于環(huán)境污染問題日益突出，環(huán)境保護(hù)力度加大，蓄冷板冷藏技術(shù)發(fā)展較快，已成為僅次于機(jī)械式制冷的一種環(huán)保的冷藏方式。蓄冷凍板冷藏車具有耗能少、冷藏成本低、冷藏效果較好等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于其額外需要專用的充冷設(shè)施為其提供冷源，使用范圍受到局限。

2 機(jī)械式制冷

機(jī)械式制冷是由壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)工作，通過吸熱和放熱，實(shí)現(xiàn)制冷功能。機(jī)械式制冷分獨(dú)立式機(jī)組和非獨(dú)立式機(jī)組，獨(dú)立式機(jī)組冷藏保溫車備有專用的柴（汽）油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)組工作。制冷劑在封閉的系統(tǒng)內(nèi)，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱（制冷），在冷凝器中釋放出熱量并重新冷凝成液態(tài)（放熱），在壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，制冷劑不斷地循環(huán)工作。

機(jī)械式制冷方式是目前應(yīng)用范圍最廣的一種制冷形式，該制冷方式配有自動(dòng)溫度控制裝置，可以根據(jù)貨物特性設(shè)置廂體內(nèi)的控制溫度，溫度控制精準(zhǔn)，可設(shè)置多個(gè)溫度值，常用于中重型運(yùn)輸車的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。目前，機(jī)械制冷是國(guó)內(nèi)冷藏車采用的主流制冷技術(shù)。但機(jī)械式制冷機(jī)組工作時(shí)，需要消耗燃油或電力，不可避免的尾氣排放會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，不利于節(jié)能減排。機(jī)械式制冷冷藏保溫車因其制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能較高，造成一次投入較大，冷藏運(yùn)輸成本較高、運(yùn)價(jià)較貴，切不利于環(huán)保，在一定程度上限制了機(jī)械制冷機(jī)的發(fā)展。

3 半導(dǎo)體制冷

半導(dǎo)體式制冷技術(shù)，它是一種產(chǎn)生負(fù)熱阻的制冷技術(shù)，其具有：沒有滑動(dòng)部件，可靠性高，無制冷劑，不產(chǎn)生環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體式制冷技術(shù)利用非同種半導(dǎo)體材料的Pettier效應(yīng)，當(dāng)直流電通過非同種半導(dǎo)體材料組成的電偶時(shí)，在電偶兩端分別吸收熱量和放出熱量，從而實(shí)現(xiàn)制冷的功能。

半導(dǎo)體式制冷技術(shù)具有制冷快、無復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)、無機(jī)械式制冷的壓縮機(jī)和制冷劑等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)是未來冷藏車制冷技術(shù)使用的方向之一。

4 液氮制冷

液氮制冷就是將液氮從貯罐中通過噴淋裝置噴射到冷藏空間內(nèi)或被冷凍的物品上，液氮在常溫常壓下汽化吸熱，實(shí)現(xiàn)液氮的制冷功能。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，液氮的沸點(diǎn)為-196℃，汽化潛熱為200kJ/kg。氮?dú)獾谋葻釣?.05kJ/（Kg℃），因此每千克液氮汽化吸熱、升溫至-20℃時(shí)，要吸收約385kJ的熱量；液氮沸點(diǎn)低，且是制氧的副產(chǎn)品，有成熟的獲取方法。

液氮制冷實(shí)現(xiàn)方法較為簡(jiǎn)單、工作原理較為可靠，具有無噪聲，無污染等優(yōu)點(diǎn)；且液氮制冷量大、制冷迅速快，適于速凍。液氮汽化不產(chǎn)生水分，不會(huì)使廂內(nèi)受潮，并且氮?dú)鈱?duì)食品保鮮、防止干燥均有好處。但是，由于液氮制冷成本較高，需要反復(fù)充注，因此液氮制冷技術(shù)的應(yīng)用推廣受到一定的限制。

5 LNG冷回收

LNG冷藏汽車是以LNG為動(dòng)力燃料，附帶利用LNG汽化過程中所吸收熱量制冷的冷藏車。LNG一般儲(chǔ)存在111K左右的低溫儲(chǔ)罐中，密度為420kg/m3，是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下天然氣體積的1/620。將LNG作為汽車燃料，具有能量存儲(chǔ)密度大、汽車負(fù)載輕、燃燒熱值高、連續(xù)行駛里程長(zhǎng)、安全性能高等特點(diǎn)，已成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色燃料。LNG在汽化的過程中會(huì)吸收大量的熱量，其制冷量在856～867kJ/kg之間，將該冷量回收用于冷藏，不僅減少了能源消耗，而且制冷過程中沒有廢熱排放，有利于降低溫室效應(yīng)，與機(jī)械式制冷的冷藏車相比更加“環(huán)?！?。

這種冷藏車把LNG儲(chǔ)罐配置在汽車的底部，這樣既節(jié)省了汽車前部的空間，又避免了太陽的直接輻射。這種冷藏車應(yīng)用來自LNG汽化復(fù)溫過程中產(chǎn)生的冷量制冷，該種制冷方式不僅減少了機(jī)械制冷設(shè)備的安裝，同時(shí)避免了機(jī)械制冷的噪聲污染。

相對(duì)于機(jī)械式制冷的冷藏車，LNG冷藏車在簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也降低了投資和運(yùn)行成本。與液氮制冷的冷藏車相比，雖然制冷原理類似之處，由于LNG本是冷藏車的燃料，無須單獨(dú)安裝相變蓄能制冷裝置，使制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。LNG冷回收的制冷方式以節(jié)能環(huán)保、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為未來冷藏車制冷技術(shù)的發(fā)展方向。

結(jié) 論

本文對(duì)冷藏車兩項(xiàng)核心因素——保溫技術(shù)和制冷技術(shù)進(jìn)行了梳理，對(duì)隔熱材料、熱橋、加工工藝和不同的制冷方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹和分析，并對(duì)冷藏車未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)。聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡材料目前仍是冷藏車廂體最為廣泛采用的隔熱保溫材料，但XPS作為一種新型隔熱材料，是冷藏車保溫材料未來的發(fā)展方向；“三明治”復(fù)合廂板熱壓成型技術(shù)，因其結(jié)構(gòu)合理，綜合導(dǎo)熱系數(shù)低，機(jī)械強(qiáng)度有保證等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)，仍是國(guó)內(nèi)主要冷藏車廠采用的主流廂板成型技術(shù)；冷板制冷和機(jī)械制冷是當(dāng)前冷藏車制冷的主要方式，但隨著節(jié)能環(huán)保和新技術(shù)的發(fā)展，LNG冷回收制冷及其它新冷制方式會(huì)成為冷藏車制冷技術(shù)發(fā)展的新方向。