C5-01 前风窗除霜除雾法规与性能设计

课程代码 C5-01 · 板块 C 乘员舱空调与 HVAC / 除霜除雾与视野安全 时长 约 3.5 小时（5 讲） 前置 A1-02 对流换热与换热系数估算；C2-07 风道设计与出风分配；A2-04 湿空气物理与焓湿图 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 C5-01 大纲的完整展开版

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引言：法规判的是那条「已除霜面积—时间」曲线，其余全是手段

座舱热管理里绝大多数指标是「做好一点、用户满意一点」，除霜除雾不是——它是极少数被直接写进强制法规的一项，不达标就上不了公告。这里的「公告」指《道路机动车辆生产企业及产品公告》：强制性检验项全部通过、车型进入公告目录后方可在国内销售。三套主要体系是 GB 11555（中国）、FMVSS 103（美国）与欧盟体系（原 78/317/EEC → EU 672/2010）；其中 GB 11555-2025《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统技术规范》2026-01-01 实施、全部代替 2009 版，⚠ 版次与实施日期以现行目录为准，引用前须核。还要先分清一件事：课名里的除霜与除雾是两个独立试验，工况、判据与整改手柄都不同，⛔ 不得混为一谈，也不得用一份验证计划同时覆盖。⛔ 另有一条自限请先接受：本课未独立核对上述三套标准的原文，凡涉及具体条款——时间节点是几分钟、各区面积门槛是百分之几、霜层怎么制备、面积怎么判读——一律只写去向、不写内容。一旦写出来，读者就会把它当成设计输入里的限值用，而那正是最不该由一份讲义提供的东西。准入链时序、送检状态冻结、检测机构与失败返工属认证实务，见 M4-06 热管理强检项的认证与送检执行实务：准入链时序、送检状态冻结、检测机构与失败返工；热管理相关标准体系全貌见 M4-01 热管理相关标准（GB/ISO/SAE）体系，本课不扩写认证流程。

全课要敲的第一根钉子是一句判据上的纪律：法规考核的是「已除霜面积—时间」这条曲线，不是出风温度、不是风量，也不是送进去的总热量。它的完整形态不是一个数而是一张表——多个时间节点（数十分钟量级、分三档）乘以分区域（A 区、A' 区、B 区各有自己的面积百分比门槛），而且是逐节点全过才算过，不是终点达标就行。只卡终点会放过「最后才突然全化开」的方案，只卡速度会放过「化得快但只化中间一小块」的方案，所以法规必须同时约束速度与范围。于是任何一项整改——改风道分配、降风道热损、改功率优先级、加热源功率、上电加热风窗——最终都只回答同一个问句：各区在各个节点上的已除霜面积占比过没过门槛。⚠ 这条纪律不只是「别看错指标」这么轻：曲线的形状由风窗上净热流的分布决定，而不是由它的平均值决定——已除霜面积占比等于「区内局部净热流超过某个随时间下降的阈值」的那部分面积占比。所以「总风量够、平均温升够」与「面积—时间达标」之间没有必然关系，真正的判定者是分布的低尾：A' 区与 A 柱根部。引言点题，第 1 讲给判据的结构，第 2 讲给「面积」的分母（视区到底怎么画），第 3 讲给「时间」的算法，第 4 讲说明纯电车的这条曲线为什么在前段是平的，第 5 讲把整改手段逐条换算回这条曲线。

第二根钉子承的是算法侧：决定曲线走多快的是融霜锋面的净热流（锋面得热减去锋面向环境的散失），不是送进玻璃的热；而分子是含玻璃自身显热的能量底账，不只是冰。这两句都与直觉相反，而且两处偏差同向——都往「更慢」的那一侧偏。分子比直觉大：把一块 5 mm 钠钙玻璃从浸车温度加热到 0℃ 要 189.0 kJ/m²，比「霜层显热 + 熔化潜热」合计的 148.4 kJ/m² 还多；两者相加是 337.4 kJ/m²，玻璃那一段独占 56%。只算冰不算玻璃，分子只剩实际的 44%，除霜时间就估成了一半。⚠ 这组数由第 3 讲按列明的输入现算、可复算，但输入里含教学假设值——霜层面密度取 0.4 kg/m²、浸车温度取 −18℃ 量级——⛔ 它们不对应任何平台，也不是从 GB 11555 原文核过的制备量与试验温度；换一个面密度，整笔账的比例就变，⛔ 不得照搬取用。分母则比直觉小：低温迎风时风窗外侧的散失不是可以抹掉的小项，锋面一边得热、一边在往环境漏。两头一夹，曲线比按「送进去多少热」估出来的慢得多。

在往下读之前，先把本课最容易被读反的一句话摆到台面上：「除霜供热 Q̇ = ṁ_air·c_p·ΔT 是一个乘积，所以除霜风量与出风温升可以按等焓流互换」。⛔ 这句话是错的，但它错得很不显眼——那个乘积式在数学上确实成立，第 3 讲会原样把它写出来；而工程师手上通常只有一个手柄能动（鼓风机已经到最高档，或者热源功率给不出来），「换另一个手柄补回来」于是成了最自然的推论。读反之后，两个方向都会做错。① 降风量、拉高出风温度：贴壁射流的动量随质量流量的平方变化，风量一降，贴附行程与铺展宽度同时塌缩，A' 区与 A 柱根部先拿不到风——而那恰恰是原本就不达标的那一块，改完更差；同时低风量的空气沿程被迅速冷却到接近玻璃内表面温度，下游的驱动温差归零；至于想补回来的那一半温升，还会先撞上热源上限、玻璃热冲击与仪表台（IP）材料耐温这三条截断线，根本走不到。② 只加风量、不管出风还是冷的：冷启动前几分钟，出风温度还没爬过那个让净热流转正的门槛（第 3 讲会把这个门槛写成一个无量纲判据），净热流仍为负，风吹得再大，霜一克也不化，只是把面积—时间曲线在原地拖平。这句错话会在第 3 讲讲完供热能力时被当场点破（三条理由），第 5 讲会把「等焓流双曲线」画成虚线、把真实可行域画成被三条截断带围出来的区域（⚠ 那三条带与上一句温升侧那三条截断线成员并不相同，3.7 末尾把两组的分工写死）。此刻只要先记住：判据不在那个乘积上，在 q = h_i·(T_jet − T_g,i) 与那条面积—时间曲线上。

学完这门课，你应该长出三样判断力，它们分别对应两根钉子的两端和它们的合处。

其一是判据判断力：拿到一句「除霜不达标」，能当场问回去——判的是哪个区、哪个节点、面积是怎么读出来的，以及那块被判读的区域本身画得对不对。视区不是一个可以照着竞品描下来的固定形状，它是一条严格的输入—输出链：座椅 R 点与调节行程 → V1/V2 点（定义在 GB 11562）→ 视区角度锥 → 与风窗曲面求交 → 风窗上的 A 区 / A' 区 / B 区（划分条文在 GB 11555 的规范性附录，欧盟对应 EU 672/2010 附件）→ 各区面积。⛔ 眼椭圆（SAE J941 体系）虽与 V 点同属驾驶员视野包络工具族、常在同一套视野 DMU 里建、图层看起来平级，但它服务的是后视镜视野、HUD、遮阳板遮蔽与 A 柱障碍角，不投影进除霜视区。这是本课最高频的一处错，可怕之处在于：拿错了包络，试验与仿真都不会报错，它们只会老老实实地把一个错的区域算得很精确。

其二是量级判断力：在概念阶段、手上还没有任何 CFD 与环境舱数据时，用能量底账除以净热流就能判一个方案的生死；判完还要知道这个结果只是时间下界——它把分子、分母与出风温度都按最优代入了，⛔ 不得反过来拿它承诺「能在多少分钟内除完」。

其三是分诊判断力：把「不达标」这一个现象，拆到四支互不相干的证据链上——判据侧、风侧、热侧、试验侧，各看各的量、各比各的东西。⛔ 四支之间不得互相推导：「风道分配没大碍」推不出「热侧一定有问题」，结论只能由热侧自己的证据钉住。再往下，是按「单位代价买到的面积—时间改善」给整改手段排序，并且知道这个排序会随根因翻转——它是条件排序，不是一张可以照着往下走的固定清单。

最后交代本课的射程边界，凡写「见某课」的地方都是刻意分工、不是漏讲：风道与格栅的 CFD 方法学见 C5-02 风窗气流组织与除霜风道 CFD（本课只用它的结论，不重讲方法）；内雾/外雾与内霜/外霜的侧别分野见 C5-03 低温起雾机理与主动防雾控制；电加热风窗的功率密度上限、汇流条布置与它在 GB 11555 试验中作为除霜手段的计入口径见 C5-04 视野件电加热：加热风窗、后风窗除霜格栅与镜面/雨刮区加热的设计、控制与诊断；PTC 功率匹配见 C3-01 PTC 采暖系统设计与功率匹配，热泵低温制热衰减见 C3-02 热泵采暖原理与低温制热衰减，风量与出风分配见 C2-07 风道设计与出风分配（吹面/吹脚/除霜）；出风温升曲线与除霜功率优先级的整定方法（扫描顺序、分档、迟滞、验收窗口）见 K6-07 热泵与多模式切换标定 与 K6-02 空调与制冷系统标定——本课只交付它们的验收判据与边界，⛔ 不教整定；座舱预热的启停判据见 C6-01 双区/四区自动空调控制逻辑。

另有六条记号与口径，本课全篇统一，先钉在这里，免得读到跨讲处对不上：① 面积一律用 S [m²]，⛔ 不用 A——字母 A 在本课专指视区 A 区；② 玻璃温度拆成 T_g,i（内表面）与 T_g,o（外表面），融霜锋面温度记 T_f（相变期间恒为 0℃），⛔ 全课不出现不带下标的 T_g；③ Q [kJ 或 kJ/m²] 是能量、Q̇ [W] 是热功率、q [W/m²] 是热流密度，三者不得混用；④ 热阻一律取面积热阻 [m²·K/W]（R_in、R_out、1/U 全按此口径），⚠ 与 A1-06 热阻网络法与集总参数建模入门 的总热阻 [K/W] 差一个面积因子，混算前须换算；⑤ ε 一律指换热效能（ε-NTU 体系），⛔ 本课不用它表示表面发射率；⑥ 按单位面积计的量统一加下标 A：m_A,frost [kg/m²]（霜层面密度）、C_A,glass [kJ/(m²·K)]（玻璃面热容）。⚠ 这六条是本课自定的口径，⛔ 不是大纲或任何标准里的既有约定，跨课引用前须说明出处。

第 1 讲　法规框架与考核口径：判的是一条曲线，不是一个温度

这一讲不讲怎么把霜化掉，只讲一件事——法规到底在判什么。除霜除雾是极少数被写进强制法规的座舱热管理指标，不达标就上不了公告；而不少除霜整改反复几轮仍在原地打转，原因往往不是热算错了，是整改的人手里握着的目标，和法规判的那个量根本不是同一个。所以本讲要交付的不是任何一个能填进设计输入的数，而是判据的结构：先把三套体系真正差在哪里摆出来（1.1），再补上沿「中／美／欧」这条线索数会整维漏掉的另外两维——除霜与除雾是两个独立试验（1.2）、认证模式是第三种差异（1.3）；然后把考核结构讲成一张表而不是一个数（1.4），把全课的第一根钉子钉下去（1.5）；最后交代四份标准文件各管这条链的哪一段，以及版次与实施日期该怎么写（1.6）。

1.1 三套体系的差异面不是「限值不同」，是三个考核输入各自不同

是什么。GB 11555（中国）、FMVSS 103（美国）、欧盟体系（原 78/317/EEC → EU 672/2010）三套都判同一件事——已除霜面积随时间。它们的差异不在限值层面（不是「甲体系的百分比门槛比乙体系高一点」这种关系），而在三个考核输入各自规定：

• 环境温度——试验前的浸车温度与舱温；
• 结霜制备——霜层怎么敷上去：面密度、均匀度、用什么手段制备；
• 判读方法——怎么把「已除霜」这件事读成一个面积数：描膜、图像法还是目视。

为什么必须逐项对齐这三项。因为这三项全都落在判据的分母与起点上，而不是落在限值上：环境温度定的是能量底账里的温差 ΔT（第 3 讲会把这笔账逐项算出来）；制备方法定的是分子里的霜量以及它在风窗上的空间分布；判读方法定的是面积数本身的口径。三项里任何一项对不齐，两套体系的「合格线」就不可比——这时候去比一个分钟数或一个百分数，比出来的东西没有意义。

工程量级。⛔ 三项的确切规定值本课一律不写：本课未独立核对 GB 11555 / FMVSS 103 / EU 672/2010 的原文，按写作规范只写去向——须查各标准现行版本正文。可以写的量级只有一句：法规工况是低温浸车，环境舱在 −18℃ 量级。⚠ 这个温度在本课只作教学假设值使用（第 3 讲的能量底账算例要用它），它不对应任何平台，⛔ 也不是从标准原文核过的试验规定温度。

易错点。两个都很常见：一是拿甲体系的分钟数去套乙体系的面积门槛——这是把条款拉出它自己的射程用；二是默认「三套里最严的那一套过了，其余自动过」——三个考核输入各自不同，严格程度不可一维排序，没有哪一套是另一套的超集。

⚠ 还有一条边界要先说死：本课只列这三套体系，其它市场（日本等）本课不列；⛔ 但不得据此默认「全世界只有这三套」——没有被列进来的东西不等于不存在，它只是不在本课的射程内。

1.2 除霜与除雾是两个独立试验：沿地域数，这一整维不会出现

是什么。除霜与除雾在同一门法规里各有一套试验，工况、判据与整改手柄全都不同：

• 除霜＝把低温霜层融掉。它是相变问题，要付熔化潜热；判据是双条件——玻璃表面温度既低于该侧空气的露点、又低于 0℃，缺一不可。
• 除雾＝把内表面凝结的微液滴消散。它是单条件——表面温度低于该侧空气的露点即可，没有相变、没有潜热这一笔。

（两条判据的完整形式、以及「表面温度取哪一侧就配哪一侧空气的露点」这条配对规则，第 3 讲展开；内雾／外雾与内霜／外霜的侧别分野见 C5-03 低温起雾机理与主动防雾控制。）

为什么这一维沿地域数不会出现。因为它根本不在「中／美／欧」那条线索上。沿地域枚举，得到的是三个并列的体系名；「一个体系里有两个独立试验」这件事在那条线索上没有留下任何缺口，于是那份体系对照表看起来是完整的。而机理不同的两支，公式与规程一律不得互套：除霜的分母里有熔化潜热与一个恒 0℃ 的融霜锋面，除雾没有；除雾的手柄是除湿与抬高内表面温度，除霜的手柄是往外侧霜层送净热流。

工程量级。两者的工况位置几乎在两端：除霜工况在低温干冷侧，除雾工况在 0~10℃ 量级的高湿侧。差到什么程度？连「该不该开 A/C 除湿」这个问题的答案都相反（常见误区③会把这条讲透）。⛔ 两个试验的环境参数与判据阈值本课不给，须查现行版本正文。

易错点。写「除霜/除雾验证计划」时把两者的工况表合并成一张，是最高频的一个；另一个是拿除雾试验通过来论证除霜也没问题。⇒ 第 5 讲交付的验证计划一定是两套工况表，⛔ 一份计划盖不住两个试验。

1.3 第三维是认证模式：沿「考核参数」枚举时，它整维消失

是什么。三套体系除了考核参数，还差在认证模式这一维——谁做试验、谁签字承担符合性责任、不合格怎么返工。自认证、型式认证、公告强检是三种不同的准入形态，不是同一件事的三种叫法。

为什么漏掉它的代价不在技术上。这一维决定的不是技术方案，是排产与风险：认证模式定了送检状态什么时候冻结、一次失败要退回到哪一步重做。把它漏掉，项目计划里会少掉一整段时间——而这段缺失不会以「某个参数算错」的形式暴露，它会以「离节点没剩几天了，试验没过，退回去改一版硬件根本来不及」的形式暴露。⚠ 注意它为什么会被整维漏掉：沿「考核参数」（温度、时间、面积百分比）枚举时，这一维上一个条目都没有，所以它连一个空位都不会留下。

工程量级。⛔ 本课不给任何流程步骤、周期与检测机构名单——这些属准入法规与送检实务，本课未核原文。去向写清：准入链时序、送检状态冻结、检测机构与失败返工见 M4-06 热管理强检项的认证与送检执行实务：准入链时序、送检状态冻结、检测机构与失败返工；热管理相关标准体系的全貌见 M4-01 热管理相关标准（GB/ISO/SAE）体系。

易错点。沿「中／美／欧的分钟数与面积百分比」列一张对比表，就以为体系差异已经讲完了；以及把某一套体系的送检节奏默认套到另一套上。

⇒ 1.1~1.3 三节合起来才是完整的体系全集：地域体系 × 试验种类 × 认证模式，是三个维度的乘积，不是一条并列清单。本课的射程只覆盖前两维（差异面在 1.1，试验种类在 1.2）；第三维只给类型与去向，⛔ 不给条款、不给流程步骤。

1.4 考核结构是一张表不是一个数：分时段 × 分区域，逐节点全过才算过

是什么。法规的判据不是一个数，是一张表：

时间节点（数十分钟量级，分三档）　×　区域（A 区先达标、B 区后达标，A' 区随 A 区口径）　×　该区已除霜面积的百分比门槛

每个时间节点对不同视区给不同的门槛，而且是逐节点全过才算过——不是「熬到终点达标就行」。

为什么要做成两维。法规要保证的事情是「多久之后，驾驶员能看见多大一块」，这句话里同时含速度与范围两个量，所以判据必须同时约束两者。只卡终点，会放过「前面大半段时间纹丝不动、最后才突然全化开」的方案；只卡速度，会放过「化得很快但只化开中间一小块」的方案。两种方案在实车上都会让驾驶员在最需要视野的那段时间里看不见，而它们各自都能通过一个单维的判据。

工程量级。⛔ 确切的分钟数、哪一档对应哪个区、面积百分比是多少，本课一律不写——这些是未独立核对过的标准条款。可以讲的量级只有一句：时间节点在数十分钟量级、分三档；确切数值、各节点对应的区域与判读时机，须查 GB 11555 现行版本正文（版次与实施日期以现行目录为准，引用前须核）。图1 把三个节点与两条门槛都画成可沿轴自由平移的带，就是为了不在图上偷偷给出一组本课没有核过的数。

易错点。第一个：把带「约」字的分钟数当限值抄进设计输入——一旦它出现在需求书上，下游就会当限值用，而没有人再回去核它的出处。第二个：只画一条总面积曲线而不分区。总面积达标是分区达标的必要条件而不是充分条件，A 区过了 B 区没过，照样是不合格。

⚠ 符号口径先钉一条（全课统一）：本课的面积一律写作 S，⛔ 不写 A——字母 A 在本课专指视区的「A 区」，两者同形必然撞名。第 3 讲的除霜时间估算式里那个面积，也一律写 S。

1.5 钉子①：法规判的是「已除霜面积—时间」曲线，不是出风温度、不是风量、也不是送进去的总热量

是什么。把上面那张表压成一句话，就是本课的第一根钉子：所有设计量都只是手段，交付物是那条曲线在每个节点上过没过门槛。出风温升曲线、除霜模式风量、A 区落点分配、高压 PTC 功率、整车功率仲裁里的优先级——这五样没有一样是法规判的对象，它们全都是手柄。

为什么这条钉子决定整改方向。因为曲线的形状由风窗上净热流的分布决定，不是由平均值决定。把它写成一句可判真假的话：

某区已除霜面积占比 ＝ 区内局部净热流 ≥「能量底账 ÷ 已过时间」这个阈值的那部分面积占比

阈值随时间按 1/t 下降，所以随着时间推进，越来越多的低净热流区域跨过阈值——这就是曲线呈 S 形的来源。而既然判定量是分布在阈值之上的那一部分，那么「总风量够、平均温升够」与「面积—时间达标」之间就没有必然关系：真正的判定者是分布的低尾（A' 区、A 柱根部那一块），不是均值。这也是为什么第 5 讲的整改排序不能按「哪个手柄好动」排，只能按「哪个手柄改的是分布的低尾」排。

工程量级。阈值的分子就是第 3 讲要算的那笔能量底账：按单位风窗面积记，Q_A,total ≈ 337.4 kJ/m²（第 3 讲现算并逐项拆开，见图5；⚠ 其中含一个教学假设的霜层面密度，⛔ 不得照搬取用）。⛔ 分布本身是平台相关量，取决于格栅位置、出流角、风量与贴附状态，须由 CFD（C5-02 风窗气流组织与除霜风道 CFD）或环境舱实测给出，本课不给数。

易错点。一是拿台架上的「除霜模式出风温度达标」当作除霜达标的证据——那是拿手柄的读数当交付物的读数；二是在整改评审里只汇报手段的改动量（风量提了多少、PTC 加了多少 kW、优先级往前挪了几位），而不把它换算回这条曲线。⇒ 本课此后每一讲都在做同一件事：第 2 讲给这条曲线的「面积」定分母（视区怎么画），第 3 讲给「时间」定算法（净热流怎么算），第 4 讲解释 BEV 的曲线为什么在前段是平的，第 5 讲把每一种整改手段逐条换算回它。

1.6 四份文件各管这条链的一段：射程搞错的形态是「找不到条文」，不是报错

是什么。本课要用到的标准分工如下，四份文件各管一段，⛔ 不重叠也不互相替代：

文件	它管这条链的哪一段
GB 11555《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统技术规范》	除霜与除雾的考核口径，以及除霜视区 A / A' / B 的划分（在其规范性附录里）
GB 11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》	V1/V2 点的定义与驾驶员前方视野基准。⛔ 除霜视区的划分不在这一份里
FMVSS 103	美国的风窗除霜与除雾系统
欧盟体系（原 78/317/EEC → EU 672/2010）	欧盟的除霜除雾型式认证，视区条文在其附件

为什么射程搞错特别难发现。因为它不会报错。拿 GB 11562 去要除霜视区的画法、或者拿 GB 11555 去要 V 点的定义，得到的结果是「翻遍了找不到条文」——而这个结果非常容易被读成「标准没规定这件事」，接着就自己按经验编一个画法出来。第 2 讲整条作图链（V 点定位 → 视区角度锥 → 与风窗曲面求交 → 各区面积）正是按这四份文件的分工走的，链上任何一段取错文件，后面全错。

版次与实施日期怎么写。按现行的目录：GB 11555-2025，2026-01-01 实施、全部代替 2009 版；GB 11562-2014 现行，GB 11562-2025 已于 2025-12-31 发布、2027-01-01 实施、全部代替 2014 版，适用范围扩至 M1 与 N1。⚠ 这几个日期在本课的每一处引用后面都要跟同一句保留：版次与实施日期以现行目录为准，引用前须核——⛔ 不得把它们写成不带保留的事实，也⛔ 不得只记一个日期而把另一个版次的存在抹掉。

易错点。第一个：看到「新版已经发布」就直接改用新版口径。视野标准的 2025 版要到 2027-01-01 才实施，现在按 2014 版写仍然是正确的；提前切过去，作图输入与在研项目的送检状态就对不上了。第二个更隐蔽：标准号写对了，条款内容凭印象补上——本课对这四份文件的处理方式是只写去向、不写内容，凡是需要具体数值、角度、面密度或百分比的地方，一律指回现行版本正文。