張國生

機械制冷、半導體制冷是未來冷藏保溫運輸車發(fā)展趨勢。

溫度是影響所有鮮活農產品儲藏、運輸?shù)年P鍵性因素，在低溫條件下，鮮活農產品的各種劣變和腐敗得到有效抑制，冷藏保溫運輸主要注意以下幾個方面：

選擇制冷方式

目前我國冷藏保溫汽車按制冷裝置的制冷方式有機械冷藏汽車、液氮冷藏汽車、冷板冷藏汽車、干冰冷藏汽車、水(鹽)冰冷藏汽車等。其中利用固體在液化或汽化時的吸熱作為制冷方式稱固體制冷，如干冰、水冰、鹽冰等。

■水冰及鹽冰制冷

在大氣壓力下，冰的融點為0℃，若加入鹽可使其融點降低，在一定范圍內，水冰中鹽成分越多融點越低。水冰制冷裝置投資少，運行費用低，單位質量吸熱量小，降溫有限。鹽冰對車廂及貨物有損害，適用范圍受限制，主要用于魚類等水產品的冷藏運輸。

■干冰制冷

干冰的升華溫度低，吸熱量大，可獲得較低溫度和較大制冷量，因此適用于冷凍食品運輸。制冷裝置投資少、運行費用低，使用方便，貨物不會受損害。但由于干冰制冷容易在箱體內結霜，溫度控制困難，再加上干冰成本高，消耗量大，故實際應用也較少。

■冷板制冷

利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進行制冷。運輸前預先將廂內冷板中的蓄冷劑冷凍凍結，然后在運輸途中利用冷板中的蓄冷劑融化吸熱，使廂內溫度保持在運輸貨物適宜溫度范圍內。體式冷板制冷裝置的制冷機組、動力裝置和蓄冷板等均置于車上：分體式制冷利用地面動力裝置驅動制冷機組對蓄冷板“充冷”。冷板裝置本身較重、體積較大，且可持續(xù)工作時間短，因此冷板制冷多用于中、輕型冷藏汽車的中短途運輸。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸熱進行制冷，制冷裝置結構簡單、工作可靠，無噪聲，無污染，控溫精確。但成本較高，需要經常充注。

■機械制冷

機械制冷工作原理是在一定壓力下，液體達到某一溫度(沸點)就會沸騰，吸收汽化潛熱而產生相變，轉變?yōu)轱柡驼羝?。在冷凝器中放熱并重新冷凝成液態(tài)。在壓縮機驅動下，制冷劑不斷循環(huán)工作，產生制冷作用。蒸汽壓縮機式制冷的冷藏車上一般配置專用的發(fā)動機或電動機帶動制冷機組進行制冷，常用于中重型運輸車的長距離運輸，具有適用范圍廣，溫度可調節(jié)，自動控制，調溫精確可靠，調溫范圍寬，能適應各種不同冷藏貨物的特點。

機械制冷是一種較為可靠有效的制冷方式，但冷藏汽車工作時要消耗燃油或電力，并增加尾氣排放。機械制冷裝置結構復雜，使得冷藏運輸成本較高，運價貴，從而嚴重阻礙了冷藏汽車的發(fā)展。

■半導體制冷

半導體制冷是利用直流電通過用特種半導體材料組成的P—N結時，P—N結一端的溫度急劇升高，另一端急劇降低的熱點效應原理達到制冷目的的一種新型制冷方式。制冷原理如圖1所示。把P型半導體元件和N型半導體元件連接成熱電偶，接通直流電源后，在接頭處就會產生溫差和熱量的轉移。在上面的一個接頭處，電流方向是N—P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端。而在下面的一個接頭處，電流方向是P—N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。把若干對半導體熱電偶在電路上串聯(lián)起來就構成制冷熱電堆，這個熱電堆的上面是冷端，下面是熱端。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫，這就是熱電制冷器的工作原理。

半導體制冷具有無機械運動、制冷迅速、沒有復雜的機械結構、無傳統(tǒng)壓縮機和制冷劑、使用方便、應用廣泛等特點。半導體制冷技術始于50年代初，到60年代半導體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)達到先進水平，半導體制冷器達到大規(guī)模應用，如河北節(jié)能投資有限責任公司的半導體電子冷藏箱，河北華冷半導體有限公司研制開發(fā)用于汽車內的半導體冷暖箱，浙江安吉爾有限公司的電子冷熱箱等。

由于燃油價格突飛猛漲，如何研制保溫冷藏效果好，節(jié)省能源的冷藏車是本論文研究的重點。半導體制冷器可以做成各種大小和形狀，制冷量可以從毫瓦級到千瓦級，制冷溫差可達30-150℃。

廂體的設計

冷藏車廂的熱負荷與冷藏箱的結構、內容積、廂體的絕熱層厚度和絕熱材料的優(yōu)劣有關，同時與生產加工工藝過程也有關。冷藏廂體一般采用整體一次性原地澆鑄發(fā)泡工藝，方法是先將內膽按照尺寸制作完畢，裝入外殼內并懸浮，然后在外殼和內膽之間整體注入硬聚氨酯泡沫進行現(xiàn)場發(fā)泡。利用該工藝制成的廂體具有整體性，在夾層中完全沒有連接用的腹板和加強件，完全用絕熱的聚氨酯泡沫填充，增加廂體強度。使用聚氨酯泡沫進行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接強度可達234.5kp_a/m²，這個工藝使得在粘接的同時又進行發(fā)泡過程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充滿，擴大了粘接表面積，即使在極端的溫度和負荷影響下，也不會出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。針對主要影響車廂漏熱的車廂門設計，多采用雙道內藏充氣式硅橡膠密封，解決了傳統(tǒng)橡膠密封條容易老化的缺點，同時提高廂體密封性能。這樣設計的冷藏廂體無骨架、無熱橋，廂體強度高，具有完整絕熱層和更好的熱穩(wěn)定性能。

絕熱層厚度的確定

冷藏車廂體隔熱性能直接影響車內溫度變化的速度、制冷以及貨物的質量。采用導熱系數(shù)較小的材料和增加隔熱層厚度，將有利于廂體隔熱性能的提高。絕熱層厚度的確定直接影響耗電量和廂體的內容積。若厚度增加，通過絕熱層廂內的熱量減少，耗電量較少，但會使車廂內容積減小，廂體內膽設計應綜合考慮制冷效果、保溫性能和經濟性，在能滿足制冷性能指標基礎上，減少絕熱層厚度，可在一定程度上增加內容積，降低能耗。

冷消耗分析

冷藏車要求車體隔熱性好、氣密性好，其中車體隔熱性能直接影響車內溫度的變化速度、制冷效果和貨物質量。冷藏車的冷消耗的因素包括車體傳熱、漏熱、太陽輻射熱、通風換熱、貨物降溫放熱、熱車體降溫放熱、貨物呼吸熱等，但與車體傳熱有關的冷消耗僅僅為前三項。

機械制冷、半導體制冷是未來冷藏保溫運輸車發(fā)展趨勢，冷藏廂體的結構與制造工藝決定冷藏車的保溫隔熱性能，采用導熱系數(shù)小的材料和增加隔熱層厚度，有利于冷藏車廂體隔熱性能的提高，從而使制冷費用減少，使車內溫度穩(wěn)定性提高。但同時也會增加隔熱層的造價，減少裝貨容積，增加車輛自重。應進行技術經濟性比較，在適合冷藏運輸技術指標情況下確定經濟合理的隔熱層厚度和最優(yōu)傳熱系數(shù)。