我国夏热冬冷地区冬季气候普遍表现出低温高湿的特点,室内人体湿冷感明显,即使该地区冬季未实行集中供暖,但仍具有采暖的需求。而空气源热泵因其冷暖两用、节能环保的特点,被广泛地运用于空调和采暖的设备。但空气源热泵在低温高湿的环境下制热运行时,无法避免室外换热器结霜的问题,结霜的累积将严重影将响机组的性能。而机组的除霜过程不仅会消耗额外的能量,也会降低室内的舒适性。因此本文从抑霜的角度,对表面疏水改性的抑霜方式在换热器翅片管上的应用展开了研究。首先对空气源热泵结霜的区域和传热传质过程进行了分析,建立了其室外换热器结霜过程的仿真计算模型;再通过抑霜机理的分析,将表面特性即接触角对结霜的影响考虑到结霜模型中,模拟得到了在不同的结霜工况下,裸铝翅片和疏水翅片的换热器表面霜层厚度和结霜量随时间的变化。计算结果表明接触角较大的疏水表面其霜层厚度和结霜量都低于裸铝翅片表面。为了验证结霜模型的合理性与准确性,将其与后续实验结果进行了对比,两结果之间的变化趋势相同且误差小于20%,表明该计算模型能在一定程度上预测空气源热泵换热器结霜的过程及反映表面特性对结霜的影响。接着为了探究疏水表面改性在空气源热泵室外换热器抑霜上应用的实际效果,以三台分体式空气源热泵机组为测试对象,分别选择石墨烯浆料和纳米无机涂料对其中两台室外换热器整体进行了翅片疏水改性处理。并以焓差实验室为基础搭建了可视化的换热器结霜性能测试平台,模拟低温高湿地区冬季多种典型室外工况,对不同表面特性换热器的结霜、除霜以及融霜排液的过程和性能参数等进行了测试,分析了各工况下不同特性表面对霜层形成过程和形态、抑霜效果和机组运行性能参数的影响。最后实验测试结果表明:(1)纳米疏水涂料改性后的翅片在环境温度为2~5℃时抑霜效果良好,表现为:结霜前期液滴冻结缓慢,霜层形成时间延后,后期霜层薄且疏松、结霜区域小等特点。相较于亲水的裸铝翅片,5℃时霜层延后535s形成、45min累积的结霜量减少了1/2;但疏水翅片抑霜效果会随着结霜运行时间的增长、环境温度的降低而减弱;(2)翅片疏水涂层改性强化了换热效果、降低了机组的排气温度和融霜所需的温度;并且在一个除霜周期内最大可延长32%制热时间以及缩短20%的化霜时间,提高了机组制热的性能;(3)纳米涂层疏水翅片的排液性能较亲水的裸铝翅片差,其融霜排液后翅片上会滞留部分液滴,但未形成“水桥”也无“二次结霜”的现象;(4)本实验采用石墨烯浆料喷涂制作得到的石墨烯涂层,未能表现出石墨烯材料疏水的特点。以上结果表明疏水涂层改性的方式在换热器抑霜上具有一定的可行性和实用效果,而本文也为表面疏水改性技术在空气源热泵上抑霜的应用提供了一定参考。