冷链技术简介——第Ⅱ部分 冷藏运输

Richard LAWTON（著）

（剑桥制冷技术学院，英国剑桥 CB58HE）

邵月月**，范薇，王亚薇，田甜（译）

（中国制冷学会，北京 100142）

0 引言

对温度敏感型商品及延长其保质期需求的不断增加，促使各类冷藏运输方式和冷链技术的发展。冷藏运输方式有陆运、海运和空运。陆运方式具有多样性，主要包括冷藏半挂车、集装箱车辆和小型货车。海运方面，尽管目前有大量的冷藏船、捕鱼船和鱼类加工船，但海运仍以冷藏集装箱形式为主。空运方面，运输所用时间较短，但温度控制较差。

1 冷藏运输概述

商品沿冷链的各个环节进行移动，整个过程中涉及多种冷藏运输方式（如从制造商到配送中心再到超市，超市的大部分商品均通过货车或小型卡车送至消费者家中），但无论使用哪种运载工具，最好采用散装运输并将商品保持在同一种温度下，这样会降低冷藏运输的成本以及复杂性。

1.1 冷藏车

冷藏车具有不同的规格型号和尺寸，其范围从装载26～33 个完全堆叠托盘（托盘尺寸为1,200 mm×1,000 mm 或800 mm×1,200 mm）的半挂车，到由标准汽车或货车改装而成的小型车辆，有时车辆制造商还与第三方车厢制造商合作制造安装在车辆底盘上的绝热隔间，可携带几个小纸箱。大多数卡车、拖车类冷藏车具有带夹层结构的隔热车身，外部包有防风雨保护层，内部有被绝缘材料和内部保护层包裹的金属架以保证车身的框架结构。内部保护层通常具有“踢板”保护的作用以防止拖车和叉车在装卸货物时对车身产生的冲击，同时还配备各种固定装置。较小的货车用带有矿棉绝缘材料的模压泡沫填充空隙。

大多数发达国家的冷藏车辆需遵守 ECE/Trans/249（“ATP”）法规[1]，该法规对冷藏车辆的最低隔热性能以及散热率进行了统一的要求。其中隔热材料分为IN 和IR 两类，分别对应冷冻和冷藏，对应传热系数分别为小于0.70 W/(m2·K)和小于0.40 W/(m2·K)。制冷设备通常先将冷空气输送到车身的顶部，吸收商品产生的暖空气后再返回车身底部。目前，多舱室以及多温度的冷藏车辆及其制冷系统的应用越来越普遍。

1.2 冷藏空运

空运通常用来运送储存寿命较短的各类蔬菜和鲜花，药品货物也较为常见。空运的货舱温度通常保持在15～25 ℃[2]，并由被动或主动系统提供额外的温度控制。被动系统是指商品周围包有绝缘介质，可以减少周围空气对商品的影响。主动系统是指包裹在商品周围的介质其内部含有干冰等相变材料可进一步降低货物变暖或变冷的速度。由于航空监管机构的严格规定，应用于公路或集装箱上的制冷系统不可以安装在飞机上。因为飞机需要配置大量冗余设备以便将风险最小化，导致成本呈指数级上升。在设计飞机时，出于空气动力学方面的考虑，重量也是非常重要的参数，而不是快速装载大量货物的能力。

1.3 多式联运冷藏集装箱

多式联运冷藏集装箱装载的一般为原产地或原产地附近的商品，通常为未完全成熟的鲜活商品，或者是需在目的港口附近工厂中进一步加工的冷冻商品。由大型集装箱船装运，航行时间在几天甚至5～6 周之间。航行过程中，甲板上的集装箱可能会暴露在炎热潮湿的环境下（如赤道附近），也可能暴露在寒冷干燥的环境下（如北半球）。

此类集装箱均是按照ISO 标准1496 原则制造，该原则规定了集装箱的尺寸和其他关键的设计标准。对于制造商而言，确保集装箱与世界各地的起重机、起重卡车、运输底盘等相兼容至关重要。此类集装箱配有标准角铸件、T 型地板（确保气流流动）、锁闩、排水孔、通风和精密微处理器等装置。此类集装箱通常是可拆卸的，采用螺栓固定并配有叉车空隙以便对严重损坏的部件进行更换。制 冷系统制造商生产的集装箱一体化集成系统可有效减少热量渗入以及电力消耗，但也意味着当制冷系统严重受损时，无法进行更换。绝大多数的集装箱长约为6 m 或12 m，其中12 m 规格更为常见。

1.4 多式联运冷藏集装箱空气和湿度控制

许多鲜活商品（如水果）需要及时通风以防止气体积聚形成有毒、有害物质。水果在新陈代谢过程中不仅会产生热量，还会使空气中的CO2含量增加、O2含量降低，因此可以在系统中加装相关测试设备，来精确控制鲜活商品代谢水平。测试装置可安装在蒸发器检修面板的右上方，与新风面板相对。测试装置也可安装在系统蒸发器的检修面板表面，在低O2含量、高CO2含量的情况下，某些商品的储存时间会大大加长。

1.5 冷藏列车

多式联运冷藏集装箱现已基本取代了20世纪上半叶的冷藏列车。20世纪50年代之前“冷冻车厢”在美国很常见，冷冻车厢使人们可以不再食用腌制肉（这在当时是一件非常新奇的事）。当时美国的铁路常用来在城镇和城市之间拖运冷冻的肉类货物，仅使用干冰或其他简单的共晶、相变解决方案即可实现制冷。最近又开辟了新的冷藏运输线路，主要是将一些幅员辽阔的国家连接起来（例如将俄罗斯的港口与中东和亚太地区港口相连接），实现国家之间的货物运输。集装箱装载在国际标准的车厢平板上，定期在俄罗斯与中国、伊朗及中东等国家之间运输货物。

1.6 冷藏船

随着集装箱船越来越受到青睐，冷藏船的数量逐步减少。许多冷藏船都是由甲板、四个冷藏货舱以及电源组成，老旧的船只经常被翻新以更适合装载集装箱，例如：货舱侧装系统允许货舱和集装箱同时进行卸货。小型冷藏船通常使用专用冷藏箱将渔船捕获的产品运输到终端市场。

2 当前问题与市场趋势

目前，人们常接触到的制冷环节多为超市的冷藏区、冷冻区设备或者家用空调，但把农产品送到人们手里的冷链过程往往被忽视。在商品的整个生产和配送过程中，如果没有冷藏和运输方面的发展，现如今的超市将会截然不同。许多需长途进口的商品非常昂贵，或者将无法获得。

过去的10年里，冷链已延伸到消费者家门口，特别是发达国家。实体超市和线上分销服务之间因竞争而推出了送货上门服务，进一步增加了小型货车的使用数量。同时随着发展中国家之间国际运输货物数量的逐年增长，全球集装箱需求量也逐年攀升，若发展中国家采用冷链进行当地分销，该增长将进一步加大。上述趋势是能够预料的，随着全球人口数量的增加、消费者对外国农产品需求的增加以及消费者对全年都能获得新鲜食品的渴望，必然会增大各国农产品进口数量。

随着发展中国家冷链基础设施的逐步完善，将大大减少与食品生产相关的食物浪费和CO2排放。但汽车及其冷却系统的排放导致CO2排放增加，因此要优先选用零ODP 制冷剂及低CO2排放的汽车。

3 当前使用的制冷剂和潜在替代品

目前冷藏运输市场上广泛使用的制冷剂为R134a 和R404A，R22 在欧洲和北美以外地区也较为常见，并且应用于大多数冷藏船。此外，市场上还存在一些不常使用的制冷剂。当前潜在替代制冷剂有R744、R452A、R513A 和R290[3]。

公路冷藏运输中已迅速开始采用低全球变暖潜能值（Global Warming Potential，GWP）替代制冷剂，其中大型卡车和拖车制冷系统中的制冷剂已从R404A 替换为R452A，目前使用R134a 的小型制冷系统可能会改用为R513A 或丙烷，该趋势与商用制冷的趋势很相似。但是对于冷藏集装箱而言，当前使用的制冷剂不变，但已有制造商开始引入CO2制冷系统，只是目前销量还较低。到目前为止，由于航空工业所使用的系统与其他领域不同，所以制冷剂替代问题对航空业的影响很小。诸如低温和吸附等替代技术已经存在，而且可能会更加普及。

4 发展前景和挑战

当前，设备制造商和标准委员会都在努力引入确保HCs 及其它易燃制冷剂安全运行的系统和标准，GWP 很低，通常低于5。海运行业担心采用此类制冷剂系统在船上的危险性，特别是在甲板下方很容易起火并蔓延。多种用于道路运输的新型系统也已经开发出来，虽然目前应用数量较少，但未来很可能成为减少CO2排放的有效替代品。

设备制造商必须权衡运输过程中安全与成本之间的关系。货舱满载时内部所余空间狭小，当蒸发器侧的制冷剂发生泄漏，工人打开舱门将有潜在危险。专利问题限制了跨临界CO2蒸气压缩制冷循环在冷藏运输方面的研发，这促使制冷剂制造商研发出了具有低GWP 和优异热物理性能的新型混合制冷剂。许多混合制冷剂以丙烯为基础，并与普通HFCs 混合，以生产出中等GWP 的过渡制冷剂。

5 结论

由于要维持集装箱船和港口运转所需的全球基础设施，海洋运输与公路运输在遵守法规方面面临着截然不同的挑战。对于中东发展中国家而言，与邻国之间的民族问题将对公路运输产生一定影响，然而这与多式联运集装箱的船东和经营者所面临的挑战相比微不足道。由于空运行业具有严格的安全标准和规避风险的监管机构，因此空运不会受到很大的限制。