寻求可持续再生能源及高效利用方式是亟需解决的关键问题。空气源具有环保、廉价和可持续利用的特点。但传统空气源热泵在运行的过程中存在高温难释放大量热负荷、低温环境引起室外机换热器结霜和系统效率低等一系列问题。为解决以上问题,提高换热效率。本文提出了一种用于制冷和供暖的新型填料湿式室外换热器,运用理论与实验结合的方法研究该换热器及其热泵系统的传热性能。首先,基于Poppe理论模型,构建了该新型换热器的传热传质三维数学模型,并搭建了一套空气与水错流的规整填料换热装置的实验平台,通过实验数据对理论模型进行验证,相对误差在10%以内,表明该模型的准确性。在华北夏季的天气条件下,研究了该新型换热器在干式和湿式状态下的传热性能及其一系列的影响因素,包括工作介质温度、喷淋水量、空气温度和湿度等。研究表明该新型换热器能在较宽的工质温度范围内保持较稳定的总传热系数,传热速率随喷淋水量及空气流量的增大而增大,最优的喷淋密度为0.588L/(m~2?s)。对填料式换热装置的制作工艺以及温度分布进行了实际的考察。运用数值模拟优化了该换热器装置的管中心距、填料高度,以及翅片效率等参数进行了分析总结。研究发现,Y轴方向温度波动较大,表明填料与均温板之间接触不良。三根顺排管的管中心距最佳为4~4.5cm。适宜的填料高度范围为4~5cm。最后,通过改良工艺和优化结构,设计并搭建了采用新型填料式换热器的空气源热泵系统。在制热工况下研究了该系统的换热性能,得到了不同气液比情况下的COP-空气温度的性能曲线,并对其规律做了详细的阐述。环境温度为-5℃~3℃时,新型填料式换热器在喷淋量为0.5L/min和1L/min,风量为10000m3/h工况下具有较好的换热效果。在低温易于结冰的条件下,该系统运行良好。