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空气源热泵机组在冬季低温工况下运行时,会出现启动困难、排气温度过高、制热量衰减、需要频繁除霜等现象,限制其在我国北方寒冷地区的应用。国内外许多学者及企业对空气源热泵的冬季运行特性进行了研究。本文对空气源热泵从实际运行工况等方面出发,分析了冬季运行时出现问题的原因,探寻出改善空气源热泵机组冬季适用性的解决方案：提出了一种应用过冷器的补气增焓热泵机组,与无补气常规热泵机组进行对比分析,并对两种机组建立数学模型,进行了仿真模拟计算。其中,补气增焓热泵机组的仿真计算方法是在不同的蒸发温度下,以准二级压缩中间压力值为参考,分别取不同的中间补气压力及补气量来计算准二级压缩热泵机组的运行参数,得出不同的蒸发温度下对应的最佳补气压力值及最佳补气量。计算结果表明,补气增焓热泵机组能够比无补气常规机组降低压缩机排气温度,使其控制在合理的范围；能够增加机组的制热量,且随着蒸发温度的降低,两种机组的制热量差值呈升高趋势；在蒸发温度为-25℃～-15℃范围内,能够提高机组的制热运行性能系数,而蒸发温度高于-15℃时,补气增焓热泵机组的制热性能系数则小于无补气常规热泵机组,制热性能优势减弱。在机组数学模型和仿真计算的基础上,对补气增焓热泵机组运行工况进行了实验测试,并与仿真计算结果进行对比,误差在允许范围内,通过实验测试结果验证了仿真模拟计算的结论。提出一种C02亚临界超低温柔性双级耦合空气源热泵机组,以C02作为低温级运行工质,以R22作为高温级运行工质,可实现冬季双级耦合制热运行模式、冬季单级制热运行模式及夏季单级制冷运行模式的切换；对系统建立了数学模型并进行了仿真模拟计算,计算结果表明,机组能够在蒸发温度为-40℃时,保持排气温度在合理的范围内,且制热量随蒸发温度的升高而逐渐升高,制热COP值在蒸发温度为-25℃时达到最大值1.72。对仿真计算结果与补气增焓热泵机组进行了对比分析,得出在不同的蒸发温度下,两种机组各自的运行优势及适用温度范围,为今后的进一步研究提供了理论依据。提出一种蓄能除霜空气源热泵机组,理论分析其低温工况下较之常规空气源热泵机组能够实现机组快速启动以及蓄能除霜的功能,并建立实验台并研制出样机,对样机进行热泵启动运行工况测试及除霜运行工况测试,实验结果表明应用蓄能罐能够改善空气源热泵机组的低温气候下的启动工况,并缩减除霜运行时间,改善除霜工况下室内热舒适状况。