冷藏运输设备设计和选型——第一期

（一）卡车

这里所说的卡车是指一体式的卡车，其制冷厢体是固定在底盘上的。也可以是多功能面包车，车厢后部与驾驶室分开并且进行绝热处理以保持货物温度。卡车需要在其所运行的基础设施内正常行驶，卡车的长度也因此受到限制。总长度和转弯半径决定了卡车在装载点的通行能力。一般来说卡车包括小到市内和市郊用的配送面包车和大到能够实现多点输送的9米长的重型卡车。

卡车的制冷系统分为两大类：独立式（自驱动）和非独立式（车驱动）。独立式有自带的发动机，通常是柴油发动机，以此来独立地驱动制冷系统，无需借助车辆的发动机动力。非独立式使用卡车的发动机来驱动制冷机组的压缩机或者通过发电机来驱动制冷机组的压缩机。

某些带有发电机的系统能够为较大的厢体制冷，而非独立式的系统更多应用在小型卡车上。大多数非独立系统有一个小型的压缩机安装在车辆的发动机上，通过离合器的离合来产生制冷效果。车辆高速行驶时，系统达到完全制冷能力；在怠速状态下，制冷能力会减弱。非独立式的系统中没有专门的发动机，其优越性在于较低的采购价格和维护成本。该系统的缺点在于制冷能力有限，尤其是在堵车和怠速的情况下。非独立发电机系统相对复杂，卡车的发动机通过驱动发电机来为制冷系统提供动力，一般采用变频器转化，以弥补在堵车或者怠速情况下功率不够的缺陷，但是其采购价格和维护成本要大大高于普通的非独立系统。

独立式机组通常用于4.3米到12米的卡车。机组一般安装在保温厢体的前面，在驾驶室的上方，然而在一些国家，如日本，关于汽车重心的相关法规限制了前置安装，取而代之的是底部侧面安装。独立机组通常采用柴油动力，也可以使用备电驱动，因此，在停车场有电源的情况下可以使用电驱动。

（二）拖车

      拖头牵引的制冷拖车是另外一种运输方式。与安装在卡车上的独立式机组相似，安装在拖车车厢上的拖车机组尺寸更大，适应于需要更大制冷量的拖车厢体。新一代的拖车机组制冷量可以达到12.3千瓦到16.4千瓦。拖车的制冷机组安装在厢体的前端，调节的空气通过拖车厢内顶部的风槽将冷空气送到车厢的各个部位并最终在压差的作用下回到制冷机组。跟卡车机组一样，拖车机组中的顶部送风系统通常不能对货物进行快速降温，因此承运人要确保在装货前将货物预冷到所需的合适温度。

      由于较大的制冷能力和外形，与卡车相比，拖车通常用来做点对点的长途运输，尽量减少运输途中的装卸。在北美，冷藏拖车的单程运输时间长达1～5天。因此，某些配置如侧门仅适用于多温拖车。目前在美国，拖车机组一般的外部尺寸是2.6米宽，12.2米到16.2米长，绝大多数都是16.2米。相应的厢内容积是70立方米到100立方米，装载货物的重量为18.1吨到20.4吨。

      在拖车中有为数不多的单轴拖车，主要是食品公司用来为餐厅、体育中心以及其它一些市区的集会地点运送速冻食品和新鲜食品，这些地方对车辆的操控性有很高的要求，而单轴拖车具有操作灵活性。

      单轴拖车的宽度从2.4米到2.6米不等，外部总长度可以达到8.5米，因此实际上是一个单轴的拖头拖两个单轴拖厢。在美国，一般称为B型拖车。

      这种拖车的设计使得它可以像16.2米的拖车一样从配送中心出发，长距离运输大宗货物。由于每个拖厢可单独设定温度，甚至每个拖厢也可做成多温厢体，不同的易腐食品可以放在不同的温区里以确保不同的货物在最适宜的温度下运输。

      温度的灵活性，使得从配送中心一次性为偏远客户提供各种易腐品的全面运输服务（如速冻食品、肉类、乳制品和水果等）成本更低，更加经济有效。如果是温度要求相同的产品的运输，这种拖车则可以进行长途多点输送，因为有一个拖厢可以在运到末端的时候卸下来，用另一个拖头并行单独配送。

（三）卡车和拖车的车厢

      大多数卡车和拖车的车厢是直筒式的，但配送过程中有很多停靠点，运送的产品有不同的温度要求（冷冻/保鲜），这就使得开发更加复杂的多温系统变得非常必要。这种系统通常是由一个机组来维持两个独立的温区的温度。每个温区单独使用一个蒸发器，一个用来冷冻，一个用来保鲜。一个温区由后门进入，另一个温区由侧门进入。这种设计使得一辆冷藏车可以同时运输冷冻和保鲜的货物，而之前这需要两辆冷藏车来完成，因此运输效率得以大大提高。冷藏运输者也因此需要在一系列车辆和制冷机组的选项中决定是使用单温系统还是多温系统。

      卡车和拖车的车厢在设计时需要综合考虑以下几个因素，包括传热、几何结构、材料及附件等。

（1）传热

       对于卡车或者拖车车厢的总传热量，一般以总传热系数K来表示（中国和欧洲用K值，美国考虑传热面积，用UA值来表示）。隔热与制冷之间是相互关联的，K值越小，隔热性能越好，厢体漏热越少，则所需制冷量越少。在温控行业里，根据经验，一般认定卡车厢体的K值低于或等于0.26 W/(m²·K)（或者UA值达到40）是最好的，而低于0.39 W/(m²·K)（或者UA值等于60）是次佳的。对于拖车厢体，K值低于或等0.35 W/(m²·K)（或者UA值达到110）是最佳的，低于0.45 W/(m²·K)（或者UA值等于140）是次佳的。

      K值考虑厢体的绝热效率、厢板的保温材料种类和厢板的厚度等因素。而UA值还考虑了厢体的几何尺寸，即换热面积。所以两种表示方法各有侧重点。如果要计算由于渗漏所增加的热量，需要从厢体厂获取某一种车型的K值或者UA值。

（2）底板

       底板是冷藏卡车和拖车制造的一个重要组成部分。通常有四种类型的底板：平木板、铝合金花纹防滑平板、铝制凹槽板和T形槽板。

       如果所运输的货物总是装在托盘内，那么就需要选择平木板的底板，托盘货物下方的空间可以让空气保持循环畅通，回到制冷机组的回风口。如果货物需要直接放在底板上，那么就需要凹槽底板，以确保空气循环并从底部回到制冷机组。如果运输中的环境温度变化，就需要在底板上放置托盘或者支架，以避免温度过高或者过低对易腐食品造成不必要的损害。

       当多温拖车车厢必须安装铝制的凹槽或者T形槽底板时，需要堵住多温分区隔板所在部位的底板沟槽，否则，大量的热交换将在温区之间通过这些沟槽进行，从而无法达到理想的温控效果。

（3）壁面

       厢体的前壁应重点考虑如下因素：隔热层厚度、制冷机组的安装孔及支撑结构、蒸发回风隔板在厢体壁的安装。

       厢体的前壁应能承受制冷机组的重量，应有合适的蒸发器开口以及安装孔布局。由于内部气流布局的需要，安装孔应布置在尽量靠近厢体顶部的位置。

      卡车及拖车厢体的侧壁内表面应覆盖纤维板或者比较耐用的塑料材料，以防在装卸货过程中的托盘、手推车或者其它容器对壁面的损坏。另外，一般在侧壁的底部安装铝合金或者不锈钢挡板（防磨板），主要是为了避免叉车或其它机械设备在装卸货时插入侧壁，破坏内部的隔热层。

       其它侧壁应考虑的因素包括：安装制冷系统连接管、电线及排水管的开孔。有时候也会将管路埋在侧壁或者顶板的内部，这样应在建造厢体前预先考虑，以免破坏厢体的整体性。

（4）门

       根据英格索兰公司冷王品牌研发实验室的测试数据，漏风（空气泄漏）对于传热有显著的影响，其中，门又是影响漏风的主要环节。测试数据显示，侧门或者后门的密封性以及卷帘门都可能是漏风的主要因素。卷帘门一般不推荐在运输制冷中使用。正确的使用门封才是关键所在。考虑到门与漏风之间的关系，门的正确选择、安装及维护都是运输过程中保证温度的关键因素。

       从经济角度考虑，经常将冷冻货品、冷藏货品以及干货在一起运输，就需要使用带有侧门的多温卡车或者拖车。一台双温的卡车车厢带有一个侧门，一台三温卡车车厢则会有两个侧门或者一个侧门外加一个分区隔板上的门。因为通常的制冷卡车车厢长度不超过7.3米，所以一般都会采用双温布局，并且带有一个侧门，方便货物装卸。为了减小漏热，侧门应尽可能小。一般尺寸（长度及宽度）以方便装卸货进出为宜。门的厚度应与其它壁厚一致，并且要采用良好的密封措施，门封应方便维修和更换。侧门的位置由每个分区的大小来决定。前面的分区一般用来冷冻，因此首先应确定最小的前部分区尺寸，从而确定侧面的位置。

       对后门（也称尾门）的设置，需考虑五个方面：厚度、门框高度、回风、门的类型、门封。这里的门框高度是指当门打开后，门框内侧的高度，它限制了货物堆栈的进出。一般的门框高度在2.16米至2.285米之间。推荐尽量采用较低的门框高度。后门应该采用铰接结构的门，而卷帘门一般不推荐使用。门封必须具有良好的密封效果，并且容易更换，因为随着密封条的老化，漏风现象会越来越严重。一般要求一年更换一次。目前的密封条材料一般采用PVC（聚氯乙烯），但是PVC材料低温耐疲劳性能较差，特别是在温差较大时；EPDM（三元乙丙橡胶）是目前比较新型的门封材料，具有大温差下耐疲劳的优点。 

（四）卡车和拖车的车厢

      大多数卡车和拖车的车厢是直筒式的，但配送过程中有很多停靠点，运送的产品有不同的温度要求（冷冻/保鲜），这就使得开发更加复杂的多温系统变得非常必要。这种系统通常是由一个机组来维持两个独立的温区的温度。每个温区单独使用一个蒸发器，一个用来冷冻，一个用来保鲜。一个温区由后门进入，另一个温区由侧门进入。这种设计使得一辆冷藏车可以同时运输冷冻和保鲜的货物，而之前这需要两辆冷藏车来完成，因此运输效率得以大大提高。冷藏运输者也因此需要在一系列车辆和制冷机组的选项中决定是使用单温系统还是多温系统。

      卡车和拖车的车厢在设计时需要综合考虑以下几个因素，包括传热、几何结构、材料及附件等。

（5）门帘

      侧门及后门敞开时间过长，将会导致大量热量和水汽在车厢内外之间传递；同时，还容易导致蒸发器盘管的结霜，致使真正有效制冷时间大大减少。为了减少蒸发器盘管结霜的可能性，一般采用门帘。据测算，门帘的使用能将热损失率减小到大概每分钟586J。门帘应采用透明的食品级PVC材料制成，这种材料应能在-40℃时仍保持灵活性。门帘应从顶板至底板，整个宽度上安装，而且帘条之间应相互叠加，其目的是保证门帘的有效性。

（6）顶板

      多温厢体的顶板主要注意两方面的因素：一是隔热层的厚度，二是远程蒸发器（也叫远距离蒸发器）及其保护装置。一个远程蒸发器大概在55至89公斤，一般远程蒸发器都放置在顶板上，所以顶板设计应能承受蒸发器本身及其周围保护装置的重量。

      为确保冷空气（或者加热时的热空气）能有效地到达车厢的尾部，而不至于在中途短路，通常会安装顶部导流风道。

（7）回风隔板

      在保证易腐食品的冷藏运输时，空气循环是最重要的因素之一。如果不能进行冷气循环以保持农产品的温度，那么再好的制冷能力都毫无意义。良好的气流布局意味着在货品周围有足够的空间，可以使得冷空气（或者加热时的暖空气）能自由地到达货品的各个部位。

      在内部气流布局中，气流需流经六个平面，而前部的回风隔板所在的平面至关重要，回风隔板的作用就是保证货品与厢体前壁面之间有足够空间，从而收集其余几个面的气流，使之顺利地回到蒸发器的回风口。正确的安装和维护此隔板，能有效地消除气流短路，保证整个气流布局的合理性。

      气流经过顶部，然后往下流经前分区后部，再经过底部，最后汇集到前部，流回蒸发器回气口。据经验，从侧面流经的气流需占总气流的10%～20%。

      为了更好地掌握内部气流布局的操作方法，需注意以下几个方面：顶部的间隙由货物顶部与蒸发器出风口之间的距离决定；尾部的间隙由后部或者分区隔板上的波形槽来决定；底部的间隙由托盘或者平板车来保证；侧面的间隙可通过加一些隔条来保证，例如一些隔热材料制成的泡沫条；前部的间隙主要由回风隔板来保证，一般可由厢体生产商提供或者运输制冷机组供应商提供。

（8）分区隔板

      有两种类型的分区隔板：固体刚性隔板及柔性隔板。只要有良好的密封性及回风导槽，这两种隔板都能起到良好的效果。另外，前者可以安装门，以方便越区操作。

（五）铁路冷藏运输

（1）铁路冷藏集装箱

拖车以及标准的冷藏集装箱，都可以被用作铁路冷藏运输，它们被设计成能与火车底盘相匹配，也可通过铁路运输，然后采用标准的公路拖头将拖车拖至最终目的地。这些拖车采用与公路应用一样的制冷机组，经常采用空气悬挂系统。

这些集装箱满足了ISO的统一标准，所以运输者也可以将这些制冷集装箱通过船运或者公路来运输。这样的集装箱的长度大都是20英尺或者40英尺，宽度为8英尺。20英尺的一般都是标准的8英尺6英寸的高度，而40英尺的也会有9英尺6英寸的高箱。另外，用来短途及轻质运输的45英尺高箱也越来越流行。ISO标准并没有对保温层的厚度作明确要求，只要厚度能满足厢体隔热的性能要求即可。大多数集装箱保温层厚度在10厘米左右。ISO明确了集装箱的建造要求，需通过强度测试才能得到认证。ISO也对集装箱的其它选项特征做了要求，例如，20英尺的集装箱能采用叉车槽，而40英尺的则不允许使用。另外ISO还对前扣式机组的扣座以及排水管等设计进行了规定，详见ISO 668 及1496-2。

集装箱一般依靠发电机组来提供电源，发电机的安装位置取决于发电机的类型以及集装箱的运输方式，一般铁路集装箱采用“前扣式”的发电机安装方式，如图7-19所示，安装在集装箱的端部上方。

（2）铁路冷藏车厢

铁路冷藏火车车厢一般采用集成的自带动力制冷机组。其送风系统和拖车的送风系统类似，制冷系统将冷空气送到车厢的顶部，冷空气流经货物，从车厢底部返回。与集装箱类似，只要货物的堆放合理，满足气流布局要求，一般都可以长距离运输。通常用来运输不易腐蚀的货物，如柑橘、洋葱和胡萝卜等。一般车厢都要求有很好的气密性，满足气调要求。铁路运输方式具有大容量的特点。

与卡车和拖车类似，其制冷量的计算也要考虑漏热及产品的呼吸热。除了制冷机组本身，还必须考虑的问题是，在长距离的运输途中需保证充足的电力供应，发电机必须有足够的燃料。另外，还需考虑远程监控及数据采集的问题；采用拖车制冷机组时，须考虑装置容量足够大的油箱。