众所周知,空气源热泵在寒冷地区的应用受到限制,近些年国内学者在空气源低温适应性方面做了很多研究。这些研究的方向有双级压缩热泵系统、准双级压缩热泵系统、单双级耦合热泵系统、复叠热泵系统。本论文研究了单／双级混合复叠空气源热泵机组。该机组主要由低温级热泵系统、高温级热泵系统及三通道套管换热器构成,通过三通道套管换热器实现低温级与高温级间的复叠循环。在制冷情况下,系统按单级运行。在制热运行室外温度较高时,系统按单级制热运行；当室外温度较低时,系统按双级复叠制热运行。首先,基于VB语言编制了计算机仿真程序,程序模块包括压缩机、冷凝器、蒸发器、三通道套管换热器、节流阀、流体热物性参数等6个。换热器的结构尺寸均为自行设计的参数,换热器内部的模拟采用分区集中参数方法。其次,通过对单／双级混合复叠空气源热泵机组在单级制热和双级制热两种运行模式下的仿真,得到了两种模式下的性能结果,并对两种模式进行了对比。单级系统在-10℃以下就不能运行,而双级在-30℃是仍旧可以运行,并且具有一定的制热能力。在低温环境下,双级系统在排气温度、压比、换热量、COP等方面都优于单级系统。最后,在仿真系统基础之上对机组切换温度和三通道套管换热器面积进行了优化,并对几种现有的低温空气源热泵进行了对比。得到了以COP最优为条件,单双级切换温度是0℃；以经济参数F最优为条件,三通道套管换热器的最具有价值的换热尺寸,长度为5m。在几种低温空气源热泵系统中,单／双级混合复叠热泵在安全性方面具有很好的可靠性,制热性能在几种低温热泵中最好。