复叠式热泵热水机组可在环境温度为-25℃下制取80℃的热水，当机组在室外环境温度低于5℃运行时，存在结霜和除霜的问题。目前，常规易结霜区域（室外环境温度在-7℃~5℃）下的结霜和除霜规律研究较多，而对更低室外环境温度（-18℃~-7℃）下结霜和除霜规律相应的研究较少，因此，本文以复叠式热泵热水机组为研究对象，研究在较大的室外温度和湿度变化范围内的结霜规律和除霜控制策略。首先，通过对我国东北三个城市气象参数分析，发现-18℃~-7℃室外温度下，室外相对湿度在70%以上的天气占有一定的比例，由于相对湿度大于70%时的结霜风险较大，所以本文主要针对70%~90%的相对湿度进行研究。然后，本文将对复叠式空气源热泵热水器在焓差环境室中器机组进行结霜实验研究，该机组低温级采用R410A作为循环工质，蒸发温度可达-40℃。本文所研究的室外温度范围为-18℃~6℃、相对湿度范围为70%-90%，共进行了20次实验，获得了结霜特性（即结霜量），以及结霜对机组性能的影响，主要包括结霜时机组COP、换热量、耗电量、盘管温度以及高、低温级吸、排气温度和压力等参数。除霜试运行实验及除霜实验在结霜实验基础上进行，除霜试运行实验主要为了获得现有的时间-温差除霜控制方法所需要的控制参数；除霜实验主要为了验证验证优化后的除霜控制方法以及结霜实验中得到的结霜因子（结霜量与结霜时间以及盘管温度与露点温度差的比率）。通过实验研究，本文首先得出结霜量随结霜时间几乎呈线性变化，当结霜量达到一定程度，将对机组性能产生很大的影响；其次，根据结霜实验总结出带亲水层的翅片管换热器的结霜因子，其值为8.58×10-4kg/(m2·℃·min)，可以通过它对机组低温级蒸发器表面的结霜量进行预判；再者，通过除霜试运行实验获得不同室外环境温度下机组除霜时的各个参数，根据这些参数优化了时间-温差除霜控制方法，通过几个工况除霜实验发现机组运行良好，没有出现误除霜或除霜不尽的现象，且机组运行性能均能保持较高状态，除霜后机组的平均COP相对机组正常运行时的COP下降不会超过15%；再者，在除霜实验中发现，当室外温度低于某一值（实验发现这个临界点在-12℃~-9℃之间）时，热气旁通除霜法除霜将无法除尽低温级蒸发器上的霜层，之后对出现这种情况的原因进行分析，并给出采用电加热除霜所需的功率。最后，把结霜实验中总结出的结霜因子作为除霜控制策略中的一个条件进行除霜实验，并把除霜时间的实验值和理论值进行比较，发现其差值不是很大，考虑到计算和实验时有很多因素影响除霜时间，因此可以证明利用结霜因子对除霜进行预判并根据其判断结果进行除霜控制有一定的可行性。