空气源热泵作为一种可再生能源,因其经济、能源利用率高、环保等优点在我国得到了广泛的应用。空气源热泵能满足大多数地区人们冬季供暖和夏季供冷的需求。当冬季环境温度较低,其用于采暖用途时会出现排气温度升高、压缩机压比变大、系统制热量减少、性能降低等问题。针对此问题,本文研究了一种带中间冷却器的双级压缩空气源热泵系统,采用双级压缩循环能够降低单个压缩机的压缩比,其级间结构可以降低系统的节流和过热损失,提升系统的性能。模拟分析了在低温制热工况下,运行参数对系统性能的影响,建立了其在低温制热工况下的（火用）分析模型,获得合适的运行参数,建立了系统在不同工况下的热力学仿真模型,并建立了一种PID-二分组合控制算法应用于系统模型的迭代计算,来提高模型的计算速度和精度,模拟了系统在不同地区的应用,其研究内容主要有以下几个方面:利用R134a的压焓图和其相关物性参数模型,在低温制热工况下,模拟分析了中间换热器的换热量、蒸发温度、冷凝温度、过冷度、过热度、分流比例对系统性能的影响。建立了系统在低温制热工况下的（火用）分析模型,通过模拟计算,分析了分流比例、冷凝温度和冷凝器过冷度对系统（火用）效率和系统各部件（火用）损失系数的影响。采用分布参数法建立了系统在不同运行工况下的热力学仿真模型,该系统有三种运行工况,当冬季室外环境温度低于平衡点温度时,系统为双级压缩制热工况;冬季室外环境温度高于平衡点温度时,系统为单级压缩制热工况,进入夏季,系统为单级压缩制冷工况。模型考虑了空气、制冷剂的热力学参数变化,换热器的结构等方面,能够比较真实的反映出热泵机组的实际运行情况。建立了一种PID-二分组合控制算法来对系统模型进行迭代计算,形成一种基于PID-二分组合控制算法的全系统循环分布参数模型。利用相关的实验数据验证了模型在不同运行工况下的精度,并分析了模型的计算速度。以建立的双级压缩空气源热泵系统仿真模型为基础,利用郑州市的气象数据,改变模拟过程中的中间压力和冷凝温度等参数,来分析参数对系统综合性能的影响,并针对系统在不同地区的应用进行了模拟分析,给出了各个地区的换热器设计参数和压缩机的气缸容积比。针对系统在夏季运行时,存在大量冷凝热浪费的情况,提出一种带冷凝热回收的双级压缩空气源热泵系统,该新型系统有八种运行模式,来满足人们在不同季节的不同需求。本文建立的一种基于PID-二分组合控制算法的全系统循环分布参数模型,是一种计算快速且又稳定可靠的仿真模型。本文的研究结果可以为双级压缩空气源热泵在不同工况下的设计提供一定的理论指导,对双级压缩空气源热泵在不同地区的推广应用提供参考。