针对我国建筑采暖和空调使用的现状，提出采用双级压缩复叠式热泵系统实现能源的梯级利用。双级压缩复叠式热泵系统的最突出特点就是中冷器。本文对中冷器的结构、换热分析、与普通双级压缩热泵系统的异同点三方面进行了理论分析。找到了适合能源梯级利用的中冷器的结构形式。双级压缩复叠式热泵系统的设计难点是高低压级工质流量的分配问题。本文从冷却水系统形式和中间温度的确定入手，找到了高低压级工质流量分配的关系。并对热泵实验台进行了设计，搭建和实验。由于这种系统形式是一种新型的系统形式，相关的资料很少，结果在实验运行中发现，最初的实验台的设计存在很多问题。通过对这些问题的分析，找到一些相应的解决办法，重新对热泵实验台进行了搭建。新的实验台性能提高了很多，基本上达到了最初的设计目的。本文对新的实验台进行了五种方案的实验，并对实验数据进行了分析，曲线拟和，直观的表明了这种系统的运行特性。本文就双级压缩复叠式热泵系统在可行性、可靠性、经济性、可调节性和可操作性、安全性几个问题上进行了阐述。分析了这种系统的技术优点与存在的问题。