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为缓解燃煤采暖所引发的环境污染问题，以空气源热泵取代燃煤锅炉的清洁采暖技术成为当前研究的热点。而传统的空气源热泵系统主要采用普通单级蒸汽压缩循环，低温工况制热性能急剧衰减，无法满足寒冷地区冬季建筑物热负荷的需求。随着空气源热泵强化制热技术的发展，增焓补气技术已成为寒冷地区采暖热泵提升制热效率的关键技术之一。本文以低温采暖热泵系统为研究对象，采用基于单机单缸滚动转子式压缩机的闪蒸器增焓补气技术，研究低温热泵系统制热性能随补气参数的变化规律，提出了适用于分析补气系统能源经济性的综合评价因子α，优化了采暖用热泵可靠高效供热的控制方案，并建立了低温闪蒸器增焓补气系统制热特性计算模型，为经济节能型低温空气源热泵的合理设计、控制逻辑优化及适用范围的拓宽提供关键性理论支撑。研究成果包括以下几个方面: (1)构建了闪蒸器增焓补气系统冷媒热物性参数动态监测平台。该动态监测平台利用虚拟仪器技术及数据库共享原理，实时调用关键节点冷媒热物性参数，以可视化窗口的形式对低温补气系统制热性能进行动态监测，克服了传统测量系统仅监测直接测量参数而无法对系统制热性能变化趋势进行监测的弊端。经实验测量误差分析，该平台直接测量误差小于0.5％、冷媒比焓值误差在0.58％以内，实现了增焓补气系统制热性能参数的精确测量。 (2)设计并搭建了双电子膨胀阀可控的低温增焓补气热泵系统性能实验装置。通过该实验装置完成变环境温度、变频、变补气压力等操作条件下的系统制热性能实验。实验研究结果表明:随着压缩机频率及补气压力的升高，增焓补气系统的制热量总体呈升高趋势，系统COPh则总体呈下降趋势，且各工况下增焓补气系统的制热量可比传统空气源热泵系统提升20～32.3％。当环境温度下降时，增焓补气系统性能衰减速率比传统空气源热泵系统低，在高温高频工况传统空气源热泵系统COPh更高，而低温工况增焓补气系统的性能更佳;在环境温度为-15℃工况下，增焓补气系统COPh达2.0左右，比传统空气源热泵系统提高达8％。 (3)提出了适用于评价增焓补气系统能源经济性的综合评价因子α。该综合评价因子权衡考虑了动态加热过程中制热量与单位时间功耗的耦合关系，综合分析了加热时间与加热效率的匹配关系。经过与实验测试数据的对比分析，综合评价因子的变化规律可以真实的反映出系统的综合能耗水平，系统最佳补气压力所对应的综合评价因子数值最小，即系统总能源消耗量最低，验证了其对增焓补气系统随补气压力变化时的经济性评价分析是正确可靠的，且该综合评价因子对补气系统与非补气系统之间的经济性比较同样有效。 (4)设计了三维变空间双效离心式闪蒸器。利用适应流场变化的三维变空间理念设计的双效离心式闪蒸器，其内部形成的多力场耦合空间强化了气液分离效率。经实验分析变闪蒸器容积对系统制热性能的影响规律发现，双效离心式B型闪蒸器（体积184ml）补气系统的制热量、功耗、COPh比传统A型闪蒸器（体积245ml）补气系统分别提高了3.9％、1.10％及2.8％，实现了闪蒸器增效降容关键技术的开发。 (5)建立了低温闪蒸器增焓补气系统制热特性计算模型。该计算模型是基于实验研究的基础上进行计算机模拟，并结合R410A热物性简化计算模型，以系统冷媒流量参数验证系统性能模拟的正确性，实验结果与模拟结果二者趋势相同，吻合较好。同时依据模拟与实验结果对低温闪蒸器补气系统的控制策略进行优化，并开发以机组额定参数为输入量的闪蒸器预设计软件，软件计算参数与实验测试最佳性能的闪蒸器参数误差均在6％以内，可较好地指导闪蒸器结构参数的设计。