二氧化碳跨临界循环热泵热水机组作为新一代的热水制取设备,在节能、环保和高效等方面具有十分显著的优势,但CO₂流体在超临界区物性参数变化剧烈和系统运行压力高等特点给CO₂热泵热水机的系统设计与优化增加了难度。因此,本文针对某款CO₂热泵热水机主要做了如下工作:（1）参考传统热泵系统的建模方法,在MATLAB中建立用于CO₂跨临界循环各部件的稳态数学模型,并在此基础上在SIMULINK平台中建立了系统的仿真计算模型;（2）在环境模拟焓差实验室中测试和分析了在不同环境温度和不同出水温度对该机组的输入功率和制热量等运行参数的影响;依据测试数据修正各模型参数来提高计算精度,并拟合得到了压缩机的漏热系数与出水温度和环境温度之间的关联式;（3）分别利用部件和系统仿真模型分析了机组高温出水时气体冷却器的传热特性和其换热面积对传热特性的影响,并分析在特定工况下回热器大小对系统运行参数的影响;经过上述阶段性工作,本文得出了如下结论:机组高温出水时气体冷却器中传热特性的恶化主要是由于超临界CO₂流体物性特性和水流量的影响且传热面积的增大能缓解该衰减现象但效果有限;在考虑节流损失时,回热器存在最佳的换热面积使得在特定工况下的节流损失最小、制热量最大和系统能效比最大。