热泵系统在温和寒冷气候下极具吸引力，因为它们比传统供暖源效率更高，并且能够复用现有的空调布局（如果有的话），但它们也极易结霜。深入了解这些系统中的结霜过程，并利用这些认知开发合适的除霜策略，以防止系统效率低下或发生故障，至关重要。为此，一个用于预测结霜和除霜的模型是不可或缺的。

为此，我们在 GT-SUITE 中开发并实现了一个统一的非平衡模型，用于处理冷凝、结霜、融化和升华，以准确、快速且稳健地模拟这些重要过程。“非平衡”方法利用水蒸气主体质量分数与饱和质量分数之间的驱动力来计算这些过程的速率。我们特别注重平滑处理这些现象之间的转换，以避免数值不稳定。对于除霜过程，我们对可能同时发生的升华和融化现象进行了建模。

在这项工作中，我们展示了这一新型数学模型在模拟详细热泵系统的结霜和除霜现象方面的实用性。该仿真有助于我们研究霜层的积聚与消融，以及除霜策略对室内（座舱）温度和功耗的影响，清晰地展示了除霜策略对热泵运行的价值。

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