空气源热泵冬季制热运行时室外换热器存在结霜现象，霜层一方面会增加导热热阻，降低换热器工作效率，另一方面会堵塞翅片间隙，减少空气流量，造成系统供热量减小等一系列问题，严重影响着机组的性能和可靠性，需要周期性除霜来维持系统正常运行。针对上述问题，本文采取实验研究与模拟仿真相结合的方法，对空气源热泵在结霜与除霜工况下的动态特性进行了研究，对研究高效除霜控制策略有重要意义。　　本文设计并搭建了翅片管换热器结霜与除霜试验系统，研究了亲水性铝翅片、普通铝翅片和超疏水性铝翅片三种翅片管换热器的结霜特性与除霜特性，获得了翅片表面特性对结霜量、霜层高度、换热量以及表面滞留水质量等参数的影响规律，为基于实验参数的翅片管换热器除霜模型的建立提供了依据。　　建立了空气源热泵系统各部件数学模型，考虑结霜与除霜过程中翅片管表面霜层变化的影响，通过各部件的有机结合分别构建了结霜模型、逆向除霜模型与显热除霜模型。基于既有的空气源热泵实验装置，开展了空气源热泵的结霜/除霜性能试验，对实验与模拟结果进行了分析并对模型进行了验证，获得了结霜与除霜过程中各主要系统参数的变化规律和耦合特性，验证了上述模型具有较高的精度。　　对显热除霜和逆向除霜两种除霜方法进行了对比分析，比较了两种除霜方法除霜过程中压缩机吸排气压力、压缩机功率、翅片管壁温以及供水温度等参数的变化趋势，总结了两种除霜方法的优缺点。基于数学模型分析了显热除霜过程中翅片管融霜特性和除霜能耗，得到了显热除霜过程中各种能量消耗比例，为进一步研究空气源热泵除霜控制策略提供了基础。