397 空气源热泵-除霜-结霜量
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。