空气源热泵是一种符合中国气候状况、能源条件和居民消费水平的供热方式.该文利用仿真和试验方法分析双级压缩制冷循环在空气源热泵系统中的应用问题,以期解决常规空气源热泵(ASHP)因冬季环境温度低造成的制热量不足、制热效率低、压缩机排气温度超高,甚至不能正常运行等问题,该课题具有一定的理论意义和明确的实用价值.该文通过对各种双级压缩系统循环形式的比较分析,提出采用一级节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环作为寒冷地区空气源热泵循环,能有效地扩展空气源热泵的低温适应性.研制出小型双级压缩变频空气源热泵空调系统(TSASHP),该系统具有常规(单级)变频热泵空调系统的功能,且当室外气温降低后,能自动转化为变频双级热泵系统,弥补了传统ASHP系统在低温环境下运行时存在的严重不足.试验结果表明,当外界温度不低于-20℃时,系统能稳定运行,能满足室内供热要求,且制热效率可以达到2.0以上.该课题在前人研究成果的基础上,建立了具有压缩机串联特征的TS-ASHP系统的仿真模型;搭建高、低压级压缩机均为变频压缩机的TS-ASHP系统试验台,对所建模型进行验证;并对变频与定速压缩机不同组合的热泵性能进行模拟分析,给出了各种系统在不同工况下的控制策略;研究表明,当低压级采用变频压缩机,而高压级采用定速压缩机时,不仅能降低造价,简化控制,而且可以保证房间的供热要求和设备安全运行(压缩机排气温度<120℃),还能使系统工作在最佳效率(COP)附近,是双级压缩热泵系统更为合理的方案.