空气源热泵是一种技术成熟、应用广泛的建筑供冷供热设备,具有节能高效、安全环保等诸多优势。然而空气源热泵机组在冬季低环温地区制热运行时,室外翅片盘管蒸发器容易出现结霜,造成系统制热量降低、供热不稳定的问题。因此研究低环温工况下热泵室外翅片盘管蒸发器的结霜及其换热特性对于热泵冬季制热性能优化提升有着重要的意义。本文主要通过仿真与实验相结合的方法进行研究。首先采用换热器仿真软件模拟计算不同翅片间距结构的多排换热器在低温工况下的结霜和换热特性,掌握不同翅片间距组合的变片距换热器性能差异;然后在此基础上定制不同的翅片间距换热器实物,设计并搭建变片距翅片盘管换热器结霜及换热特性实验装置,对不同管排数、不同翅片间距组合的多排翅片盘管换热器与固定片距翅片盘管换热器在相同低环温工况下进行实验对比研究,分析它们在低环温工况下的结霜量、结霜厚度及换热性能的差异;最后根据实验得出的综合性能较好的翅片间距组合,制作变片距翅片盘管蒸发器应用于空气源热泵试验样机中进行对比试验,同时通过调整风机转向优化流场,制作顶吸风式试验样机与常规样机进行对比试验。主要研究结论如下:（1）7组不同翅片间距的翅片盘管换热器模拟仿真研究结果表明,换热器的结霜量随着时间增加而增加,结霜速度则会逐渐降低,在t=60min时样品2比样品1增加1mm的翅片间距后,结霜量减少了5.7%,增加了2mm翅片间距的样品3换热器,结霜量比样品1减少了16.7%;当翅片间距增加到一个临界值（约4mm）时可以较大幅度减小结霜量,但继续增加翅片间距对于结霜量的减小程度则不明显;结霜初期翅片间距越小的换热器换热功率越大,但随着结霜进行,翅片间距小的换热器换热功率会大幅衰减,翅片间距大的换热器换热功率下降则较慢,在中后期换热功率超过翅片间距小的换热器;翅片间距小的换热器传热系数较低,并且下降得更快,翅片间距大的换热器传热系数较高。（2）两排和三排变片距翅片盘管换热器的实验研究结果表明,提升迎风面管排的翅片间距对于结霜量和结霜速度有抑制作用,两排换热器相同时间内迎风面管排翅片间距3mm、4mm和5mm的换热器结霜量分别比迎风面管排翅片间距2mm的换热器结霜量减小了0.88%、8.57%和10.77%。三排换热器实验数据也表明,提升迎风面管排的翅片间距对结霜量和结霜速度的抑制作用最明显,而改变第三排的翅片间距对于结霜量的影响最小;提升换热器管排的翅片间距有利于延长迎风面管排结霜堵塞的时间,其中提高迎风面管排的翅片间距效果最好,第二排次之,第三排影响最小;结霜初期的霜晶体对于换热功率有提升作用,一段时间后换热器的换热功率开始下降,在结霜后期换热功率趋向稳定。翅片间距小的换热器换热功率在结霜初期最高,但之后衰减迅速,变片距换热器受结霜影响较小,换热功率起伏较小,在结霜中后期换热性能优于固定片距换热器;传热系数变化总体呈现先上升后下降的趋势,固定片距翅片盘管换热器传热系数起伏较大,传热系数低于变片距翅片盘管换热器,并且翅片间距越大的换热器传热系数变化越小。（3）三排变片距翅片盘管蒸发器实验样机与固定片距的常规样机在低温工况下对比测试结果表明,变片距样机的制热量比固定片距机组提升了约6.01%,COP提升了6.42%,除霜周期延长了19min,低温工况下变片距翅片盘管蒸发器制热性能和制热能效更好;顶吸风样机与常规机组对比测试表明,经过优化流场的顶吸风样机提升了7.76%的制热量,COP提升了约5.88%,并且有利于降低压缩机外壳壳体温度。