397 空气源热泵-除霜-结霜量

背景

空气源热泵从空气中吸热时，当空气温度低于7℃后，空气中的水蒸气可能会在蒸发器表面结霜，具体的结霜条件如蒸发器表面温度低于0℃，空气流出蒸发器的温度低于0℃等。

蒸发器表面结霜后，会使空气流道变窄，进而影响热泵工质从环境空气中吸热，如下图（陈雪龙. 闭式热源塔热泵系统的性能试验研究[D]. 天津大学，2017）：

理论结霜量

蒸发器表面结霜量与空气流量、进出蒸发器温差、进蒸发器湿度等有关，几种典型工况时的理论结霜量分别约为（设流过蒸发器空气质量为1000g）：

环境空气5℃（结霜量g）

           相对湿度（%）

           30  60   90  

出蒸发  0   0   0   1.0

器空气 -2   0    0  1.6

温度℃ -4   0   0.5  2.1

环境空气0℃（结霜量g）

           相对湿度（%）

           30  60   90  

出蒸发 -2   0   0    0.2

器空气 -4   0    0   0.7

温度℃ -6   0    0   1.1

环境空气-10℃（结霜量g）

           相对湿度（%）

           30  60   90  

出蒸发 -12  0   0   0.1

器空气 -14  0    0  0.3

温度℃ -16  0    0  0.5

环境空气-20℃（结霜量g）

           相对湿度（%）

           30  60   90  

出蒸发 -22  0   0   0.03

器空气 -24  0    0  0.13

温度℃ -26  0    0  0.23

设某蒸发器空气侧换热面积30m²，空气流量约1.2kg/s（3600m³/h），当环境空气温度（即空气进蒸发器温度）0℃，相对湿度90%，出蒸发器空气温度-6℃时，理论结霜速率约1.32g/s，运行30分钟后理论结霜量约2376g，取霜的密度为150kg/m³（姚杨，姜益强，马最良. 翅片管换热器结霜时霜密度和厚度的变化[J]. 工程热物理学报，2003，24（6）：1040-1042），则蒸发器表面霜层厚度约0.53mm；当环境空气温度-20℃，相对湿度90%，出蒸发器空气温度-26℃时，理论结霜速率约0.276g/s，运行2小时后理论结霜量约1987g，蒸发器表面霜层厚度约0.44mm。