空气源热泵在北方“煤改电”工程应用中存在的压缩比大、排气温度高、制热量不足、循环性能差等问题。本文针对上述问题,对空气源热泵开展了一系列实验研究和理论分析。首先建立了理论循环热力计算模型,对比了单级压缩、喷液增焓、经济器喷气增焓、闪发器喷气增焓和双级耦合系统的运行性能,优选出经济器喷气增焓系统作为低温空气源热泵的理论系统。并对比了常用的HFCs制冷剂在经济器喷气增焓系统中的性能差异,优选出R410A作为低温空气源热泵的制冷剂。然后基于优选的循环系统和制冷剂,设计了带经济器的喷气增焓空气源热泵,通过基础性实验,测试了其变工况下的运行特性,基于此分析了补气对热泵性能参数的影响。结果表明补气不仅能有效降低空气源热泵的排气温度、提高制热量和COP,同时还可以使空气源热泵能在更低温度下运行。最后建立了数值计算仿真模型,在完成模型验证的基础上,利用模型对经济器喷气增焓空气源热泵进行了补气定量化控制研究、压缩机优化研究、经济器优化研究、闪发器系统和经济器系统性能对比研究。结果表明:(1)存在最佳的相对补气量使COP最大,最佳相对补气量在4%-10%之间;(2)存在最佳的一级容积比使得能效最高,最佳一级容积比在1.35-1.6之间;(3)增加经济器板片数可以有效提高喷气增焓空气源热泵的性能参数,环境温度越低,经济器板片数对系统COP提升效果越明显;(4)经济器系统的稳定性远远高于闪发器系统,且性能参数与闪发器系统差距并不大,更适合于“煤改电”工程应用。