寒冷地区应用的空气源热泵存在着压缩机排气温度过高,制热性能系数衰减严重等问题,限制其进一步推广使用。为此,本课题针对空气源热泵的低温适应性问题,提出了CO2混合工质结合双级压缩技术的解决思路,开展了混合工质筛选,质量配比优选,多种循环制热性能对比及其系统?损失分析等方面的研究,进而提出适宜于寒冷地区大温跨热源条件下的CO2混合工质双级压缩热泵循环,为进一步优化热泵系统奠定理论基础。首先,基于理论热力学循环分析,探究了CO2混合工质双级压缩热泵性能参数随混合工质组元及组分配比的变化规律。结果显示:CO2质量分数为20%～90%之间的CO2/R32混合工质,系统制热性能系数COPhot最优,且具有可显著降低CO2跨临界热泵系统排气压力特征。此外,COPhot最优的CO2/R32组分配比与蒸发环境温度几乎无关。因此,提出CO2/R32可作为大温跨特征的热泵循环最优的混合工质。其次,基于窄点温差原理,并结合压缩机、换热器和节流机构等部件模型,构建了CO2混合工质双级压缩循环系统稳态模型。模拟分析了CO2/R32双级压缩热泵系统的制热性能与最高排气压力p H的关系。结果显示,随p H增大,传热窄点由气冷器内部转移到出口位置,两侧流体温差的高速下降区具有先缩短后延长的变化趋势。同时,最优p H产生的传热窄点同时出现在气冷器内部和出口位置,此时系统COPhot和级间性能最优,气冷器内温差高速下降区最短,制热量增长速率开始下降。此外,当CO2质量分数越大,蒸发环境温度越低、低高压机容量比RV越小,最优p H越大。再次,基于仿真模型,开展了CO2/R32混合工质组分配比对双级压缩系统性能影响分析。结果显示,当蒸发环境温度为-20℃,CO2/R32（0.10/0.90）时,系统COPhot最大,但制热量QH仅为纯CO2系统的38.6%,且系统排气温度TH,dis比纯CO2系统高7℃;而CO2/R32（0.90,0.10）时,相对于纯CO2系统,COPhot提高了6.5%,TH,dis降低了4.5℃,QH降低了15.7%。综合三个性能指标,优选了CO2/R32的组分配比为0.90/0.10。最后,开展了三种配比的CO2/R32混合工质性能对比及?分析。结果表明:随着中间喷射比Rinj和低高压机容量比RV的增大,系统压缩机总功率和制热QH逐渐增大,而COPhot将先增大后减小。COPhot最大时,存在Rinj和及RV最优组合值,并受工质配比及蒸发环境温度的影响。此外,因中冷器蒸发过程存在温度滑移,CO2/R32（0.90/0.10）和CO2/R32（0.10/0.90）系统的低温热源吸热量随Rinj的增大而增大,但增速降低,这一规律与CO2纯工质不同。最后,不同配比的CO2/R32?损率存在差异,CO2/R32（0.10/0.90）在低级压缩机?损率在系统中?损率最大,约为28%;纯CO2和CO2/R32（0.90/0.10）的蒸发器前节流阀TV的?损率最大,分别约为35%和33%。