电驱动的空气源热泵,采用空气作为低温热源,具有无污染物排放的特点,符合供暖的理想模式。尤其在春、秋过渡季节,农村、城郊等集中供暖不完善的地方,空气源热泵更具有可调性强、使用方便的优点。但普通的空气源热泵在环境温度低于-5℃运行时,出现了诸如制热量不足、效率低,甚至不能长时间运行等问题。在众多改进方案中,对涡旋压缩机补气的热泵系统（Economized Vapor Injection Heat Pump System,简称EVI系统,下同）及其各种改变型系统,被认为是技术上合理,实际可行的方案。但是,EVI系统的辅助回路中仍然有较大的有用能损失,为回收此部分能量,研究者提出了带有喷射器的涡旋压缩机补气热泵系统（Economized Vapor Injection Heat Pump System Coupled with Scroll Compressor and Ejector,简称EVIe系统,下同）。本文的主要工作体现在如下几个方面:对普通单级压缩热泵供热性能的衰减特征进行了分析。从探讨热泵效率降低的机理出发,分析压缩过程、吸气过热、排气温度、节流过程等各种因素降低热泵制热性能的特征,提出了准理想热泵循环的概念。认为,准理想热泵循环是基于特定工质的制热性能系数最高的循环。EVI热泵系统可以改进压缩机的压缩过程,使得循环更加接近准理想热泵循环。将结构简单、没有运动部件、对两相流适应性强的喷射器用到补气回路中代替普通的节流装置,构造出EVIe系统,回收EVI系统补气回路的有用能中,进一步保证机组运行的稳定性,提高其制热性能。建立了EVIe系统的热力学分析模型。通过模型分析了EVIe系统在改进制热性能方面的运行规律。喷射器替代节流元件回收补气过程的压力能,更大程度上改善压缩机的指示效率,进一步降低压缩机的排气焓值及排气温度,保证机组在低温环境下运行的稳定性。EVIe系统在保持热泵系统的制热量稳定不变的前提下,降低了压缩机的输入功率,从而使热泵的制热能效比提高3～5%。基于喷射器的工作特性,对如何确定EVIe系统的工作状态点进行了较为深入的研究,归纳出判断EVIe系统工况的方法。通过对设计蒸发温度为-20℃和-15℃的EVIe系统的变工况工作特性进行研究,结果发现:喷射系数有一适宜值范围,喷射系数过大,能达到的混合压力较小,补气量相应地会减小;当设计的喷射器混合压力过大时,虽然可以向压缩机腔补入更多的气体,但喷射器的喷射系数较低,会造成无气可补的状态,因此EVIe系统相对于EVI系统的优势也会减小。喷射器工作的蒸发温度应高于设计蒸发温度。低于设计蒸发温度时,尽管补气仍然存在,但是喷射器进入到亚极限工况范围内,喷射系数急剧下降,甚至失去作用;EVIe系统运行在高于设计蒸发温度时,喷射器具有稳定的喷射系数,其缺点是喷射器没有发挥出最大的效率。蒸发温度变化对补气压力影响较为微弱,而对补气量的影响则是单调的正比例增加或减小关系。由此带给我们的重要启示是:设计喷射器时应考虑其工作的蒸发温度范围,而不是越能适应低蒸发温度的喷射器系统整体性能越优。蒸发温度在合理的范围内时,既保证喷射器能稳定工作,又能长时间处在较高的效率点上。归纳出带涡旋压缩机EVIe系统的设计方法,并以蒸发温度-20℃为设计值加工出喷射器,研制出EVIe系统的样机。样机实际运行状况与模拟分析的结果吻合较好。结合实验数据对EVIe系统进行火用分析,并与单级系统及EVI系统进行比较:EVI系统改善压缩机的压缩过程,具有较高的火用输出量,使系统火用效率得到提高。喷射器回收流体的压力能,改善补气状态参数,在输出火用不降低的情况下,可使火用效率相对EVI系统提高3～5%。主要部件压缩机的火用损失约占总火用损失的77%。对喷射器的结构变化对系统性能的影响进行研究,确定出喷射器喷嘴喉部、混合室圆柱段与喷嘴喉部截面面积比,以及混合室锥形段的进出口面积比的最佳范围。喷射器喷嘴喉部当量直径在3.03×10^-3～3.061×10^-3时,热泵系统在各个工况下运行的性能较佳,此时喷射器工况适应性较强;当喷射器的混合室圆柱段与喷嘴喉部截面面积比在2.67～2.89的范围时,EVIe热泵系统的工况适应性最强,在蒸发温度-15℃～-25℃间均能稳定高效运行,且排气温度可控制在130℃内;混合室锥形段进出口面积比β的适宜值在1.5～2之间。