舒雪菲 汤科

SHU Xue-fei et al

冷藏车隔热性能主要影响因素分析

舒雪菲 汤科

SHU Xue-fei et al

汉阳专用汽车研究所 湖北武汉 430056

从隔热材料、厢体制作技术和密封性能三个主要方面探讨了影响冷藏车隔热性能的因素，并提出冷藏车隔热性能提升的发展方向，以期为冷藏车产品隔热保温性能的提升提供参考。

冷藏车 隔热性能 影响因素

1 前言

冷藏车是冷藏运输的专用汽车，专门用于运输易腐货物和对温度有特定要求的货物。目前冷藏保温汽车是公路冷藏运输的主要运输工具，主要由汽车底盘、隔热车厢及制冷机组组成。

影响冷藏车隔热性能因素比较复杂，本文主要从隔热材料、厢体制作技术和密封性能三个主要的方面进行探讨，以期为冷藏车厢体设计和隔热性能提升等方面的研究提供参考。

2 隔热材料

EPS的正式学名为发泡性聚苯乙烯(Expandable Poly Styrene，简称为 EPS)，是一种 “聚合物共混物”（Polymer blends）材料[1]。由于高分子具有多元化的配方，简易快速成型性、色泽丰富、耐酸，且机械性质等条件皆能符合一般生活上的需求，使得高分子材料已完全地存在于人们生活中。聚苯乙烯泡沫是微孔性的蜂窝状的泡沫材料，是可发性聚苯乙烯颗粒，经低沸点液体发泡剂加热预发泡后，在模具中加热成型的。ESP板特殊的物理结构使得其能够在板内部储藏大量的空气，且密封于材料内部，因此ESP板具有保温、隔音等功能，被广泛地应用于大中型冷库、建筑保温、冷藏车厢等各个领域。

聚氨酯（PU）为主链中含有基甲酸特征单元的一类高分子。聚氨酯的合成反应可分为一段式聚合及两段式聚合。一段式聚合反应是将反应物异氰酸酯、聚醇类和链延长剂同时加入反应瓶中进行聚合反应，此方法优点为步骤简单，适合用于工业上大量制造，以减少生产成本，但因聚醇类及链延长剂对异氰酸酯的反应用不同，使合成之聚氨酯结构上较为不规则，从而间接影响材料的性质。两段式聚合反应分为两阶段进行反应，第一阶段先将异氰酸酯与聚醇类反应生成分子量较小的预聚物，第二阶段加入链延长剂使预聚物聚合成高分子量的产物，此方法所制成之聚氨酯结构较为均一，因此材料的性质较一段式聚合反应佳。聚氨酯保温杯的隔热保温性能好、强度可靠，而且具有隔音、耐磨等性能，可以通过注入式发泡的方式制作成冷藏车厢体，被国内外冷藏车生产厂家大量应用[2]。

近些年来，挤塑聚苯乙烯这种新型隔热材料也应用于冷藏车厢体的制造中。挤塑聚苯乙烯不仅具有保温隔热性能好、自重轻、承载能力强等特点，而且寿命长，抗潮能力强、阻燃性能优越等优点，在遇水情况下还能保持较好的保温能力。三种常用隔热材料性能指标如表1所示。

表1 三种常用隔热材料性能指标

以上三种隔热保温材料在冷藏车厢体制造中都有使用，其中聚氨酯的应用最为广泛，以聚氨酯为隔热材料的冷藏车是目前中高端冷藏车市场的主流产品。聚苯乙烯泡沫的导热系数较高，若想达到同等的保温效果，相比另外两种保温材料则需要更厚的厢体，这势必会影响厢体容积，所以聚苯乙烯隔热材料多用在中低端的冷藏车上。尽管生产工艺繁琐，但是由于其形式简单，不需要特殊的型材，部分中小冷藏车企业仍在使用该材料。挤塑聚苯乙烯在不少国外冷藏车生产厂家使用，在国内由于成本原因尚未普及。

3 厢体制作工艺

隔热厢体是冷藏车的重要组成部分。冷藏车厢体不仅需要具备普通厢式汽车厢体应该有机械性能，还应具备良好的气密性和隔热保温性能，才能确保所运输的货物在一个温度稳定的环境中。隔热厢体是冷藏汽车的专用装置，通过螺栓将隔热厢体紧固在汽车底盘上。部分冷藏保温车亦有采用车厢与驾驶室为整体的旅行车形式，隔热厢体依然是全封闭状态。

隔热车厢结构形式可以分为整体结构和拼装结构两大类，而整体结构又可以分为整体骨架式和整体隔热层式，拼装结构可以分为分片注入发泡式和“三明治”板粘接式[3]，如图1所示。

图1 隔热车厢结构形式

不同结构隔热车厢的工艺流程如图2所示。

图2 不同结构隔热厢体工艺流程

“三明治”板粘接式的冷藏车隔热厢体结构简单，自身质量轻，断热桥设计十分合理，厢体的热工性能和气密性也很优越，能够有效减少空穴、烧心等缺陷，但是车厢强度有待提高[4]。

目前发达国家的冷藏车制造商几乎全部采用“三明治”板的隔热车厢，拼装方式除了粘接式以外，还有型材连接或螺栓连接方式。例如英国的RVL公司和意大利的知名冷藏保温车生产企业SARQUELLA均采用“三明治”板厢体，且都采用粘接式拼装，不过两家公司使用的隔热材料不同，RVL公司使用挤塑聚苯乙烯作为隔热材料，SARQUELLA公司则使用聚氨酯。

国内的大型冷藏车生产企业都在使用“三明治”板粘接式的冷藏车厢体，不过也有部分生产规模较小的企业使用整体骨架注入发泡式的厢体制作工艺，这种工艺对生产条件要求不高，适合生产小规模、非标厢体，但是厢体的热工性能还有待提高。

4 厢体密封性能

冷藏车对厢体的密封性能有很高的要求，因为厢体的气密性直接影响厢体的保温性能。厢体装配间隙和配件工作间隙的存在，使得车厢内外空气形成对流，于是厢体密封性能受到影响，同时也增加了制冷机组的负荷。有学者测算出漏气对厢体总传热系数的影响为5%～30%。

漏气倍数是指一小时内车厢泄露的空气量与车厢容积的比值。通常用漏气倍数作为评价车厢气密性的指标[5]。现行的国标GB 29753-2013[6]也将漏气倍数作为衡量冷藏车性能的重要指标之一。

在研究漏气倍数与厢体总传热系数的关系时，根据GB 29753-2013中气密性能试验和隔热性试验热法对冷藏车进行试验，并记录相关数据，按照标准中数据的处理方式，可得到所需的漏气倍数和总传热系数这两个指标的数据。

总传热系数按公式计算：

式中，K为总传热系数，W/(m2K)；W为测量期内总热功率的算术平均值， W；S为厢体的传热面积，m2。

车厢漏气倍数计算公式如下:

式中，L为漏气倍数，h-1；V为试验压差100 Pa时，标准状态下

t的漏气量， m3/h；V为车厢的容积，m3。

X

相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计方法。本研究采集了395个冷藏车样本，并对漏气倍数与厢体总传热系数这两个变量的数据进行相关分析，分析结果如表2所示。得出漏气倍数与厢体总传热系数的相关系数为0.748，两变量共变关系一致度较高，且在置信度（双测）为0.01时，相关性是显著的。所以笔者认为，漏气倍数与厢体总传热系数存在正相关的关系，即随着漏气倍数的增大，厢体的总传热系数也会增大，厢体隔热性能下降。

表2 相关系数

在做冷藏车隔热性能试验时，还会利用红外热成像仪监控分析冷藏车漏热的相关情况。图3为某冷藏车型做隔热试验时笔者用红外热成像仪拍摄到的情况，可以发现厢体车门密封处漏热现象最为严重，其次是厢体连接处。由此可见，厢门的密封尤为重要。

同时，通过大量的试验可以了解到国内大多数冷藏车的车门密封条存在明显缝隙，不仅如此，密封条为单层结构，保温效果不好。为了达到良好的密封性能，厢门处应该采用内外两组密封条，且不同门结构应选用合适的内门封、外门封与后端间隙，并保证间隙均匀，一般优先选用“O”型内密封胶条[7,8]。

图3 隔热试验红外热成像仪监控图片

5 结语

通过分析发现，隔热材料、厢体制作技术以及密封性能是影响冷藏车厢体隔热性能的三个主要影响因素。隔热材料的导热系数和厚度直接对冷藏车隔热性能产生影响，所用隔热材料的导热系数越低，厚度越大，厢体的保温性能越好；先进的厢体制作技术，可以有效减少发泡过程中的缺陷，减少厢体内热桥的形成，从而提高厢体隔热性能；厢体漏气倍数越低，厢体的气密性越好，厢体保温性能就越好。

冷藏车在国民生活、生产中发挥着重要作用，但我国的冷藏车技术水平与发达国家仍有差距。根据分析冷藏车隔热性能的主要影响因素，总结出冷藏车未来的发展方向。

a. 不断开发新型隔热材料。以往学者的研究表明，当厢体隔热材料的热导率每增加0.001 W/(mK)时，为了达到同等的隔热保温效果，需要将厢体隔热材料厚度增加5 mm[9]，而厢体厚度会直接影响冷藏车辆自重和装载容积，所以新型高性能隔热材料的开发与使用对冷藏车行业的发展至关重要。

b. 提高厢体制作水平。冷藏车企业和相关科研机构应提高技术能力，结合生产需求，不断探索先进的发泡技术，在减少缺陷、节约成本等方面取得突破。与此同时，在厢体制作过程中，厢体结构还可以进步一改善。由隔热车厢内外蒙皮间低热阻材料构成的热流区称为热桥，热桥面积虽然仅占隔热车厢的2～5%，但对传热系数的影响较大，可增大10%～25%[10]。在满足车厢强度的基础上，尽量使用木材、玻璃钢等非技术材料作为辅助骨架，在厢体上形成“断热桥”，从而提高保温性能，减少制冷机组的能量消耗。

c. 提高厢体密封性能。厢体气密性是评价冷藏车隔热性能的关键指标。在提高气密性方面，应当选用合适的密封材料来做密封条，也可以通过改善门框和门板配合结构来实现。

d. 在互联网技术快速发展的大背景下，应加快互联网技术在冷藏车行业的应用。对冷藏车运输过程进行时时监控，以保证所运输的食品或生物制品等始终保持在最佳的温度范围内[11]，一旦运输过程出现问题，也可以及时发现，避免引发更大的危害。

[1] 刘慧娟.冷藏车保温材料传热特性与想内热环境的研究[D].北京建筑大学,2013. [2] 冯愿军.我国冷藏汽车技术现状及发展方向研究[D].南京理工大学,2002.

[3] 刘哲义,何明辉.专用汽车构造[M]. 武汉:武汉工业大学出版社,1994.

[4] 刘杰坤，李君，等.冷藏运输隔热车厢研究进展[J].食品工业,2014(12):35

[5] 韩林.冷藏车保温车厢体制作技术及隔热材料的应用[J].商用汽车,2005(8).

[6] GB 29753-2013 道路运输 食品与生物制品冷藏车安全要求及实验方法[S].北京:中国标准出版社,2013.

[7] 张俊.冷藏集装箱的优化设计[J].集装箱化,2003(01):34-35.

[8] 张俊.冷藏集装箱的设计[A].中国制冷学会、全国商业冷藏科技情报站,2000年中国食品冷藏链大会暨冷藏链配套装备展示会论文集. 2000:8.

[9] 李锦,谢如鹤,刘广海等.冷藏车降温数学模型建立与影响因素分析[J].农业机械学报,2013(6):44.

[10] 朱则刚.冷藏保温车厢体结构及主要部件选择[J].物流技术与应用:货运车辆,2012(04):62-64.

[11] 梁仲文,王国栋．冷藏车的春天来了——浅析《农产品冷链物流发展规划》出台后冷藏车的发展前景[J]专用汽车与配件,2010(9):15-16．

Analysis on Main Influencing Factors of Thermal Insulation Performance of Refrigerating Vans

Refrigerating Vans are the main means of refrigerated transport on highway. This paper discussed the factors that affect the thermal insulation performance of refrigerating vans from three main aspects: thermal insulation material, the production technology and sealing performance. This study presented a prospect to refrigerating vans and it provided reference for improving the thermal insulation performance of refrigerating vans.

refrigerating van; thermal insulation performance; influence factors

舒雪菲，女，1988年生，助理工程师，主要从事专用汽车检测工作。

U469.6+6.01

：B

1004-0226(2017)04-0090-04

2017-02-15