水源热泵以其良好的节能性和优异的环保性能，近十几年在国内外受到了越来越多的重视，尤其在实际应用方面在我国获得了长足的发展。但是我国目前还缺乏对水源热泵系统地上部分机组的动态性能和节能潜力的一些基础研究，热泵机组各组成部件之间的配合以及热泵机组的工程选型等问题也有待更加精确的研究。本课题正是基于以上的目的，对住宅用水源热泵机组建立了动态的数学模型，并进行了具有一定深度的试验研究。在质量守恒、能量守恒和动量守恒的基础上，对热泵机组的冷凝器、蒸发器、毛细管和压缩机外壳与外界的换热环节分别建立了与其相对应的动态数学模型。而对响应时间较短的压缩机内部的制冷剂压缩输送环节则建立了稳态的数学模型。结合本课题所采用的涡旋式压缩机，本文首次将压缩机外壳的换热环节视做了蒸发器的一部分，以减小建模求解的难度。为验证这些数学模型的准确性，本课题组设计、开发了目前国内同类型产品中体积及占地面积最小的水源热泵机组，并搭建了用于住宅用水源热泵中央空调机组性能试验台。采用目前国内最先进的测试方法，对该住宅用水源热泵机组在启动过程和稳态运行过程的相应参数进行了在线动态监测。该水源热泵机组的蒸发器和冷凝器均采用板式换热器，体积小，使用非常方便。在热泵机组动态数学模型和实验测试的基础上，考虑了热泵系统的部分负荷的影响，首次采用温频方法，建立了特别适合于住宅用水源热泵中央空调系统的全工况能耗分析模型。之后，对本文所开发的 10kW 住宅用水源热泵系统分两种运行模式进行了全年能耗分析，并和空气源热泵进行了能耗和经济的比较。本文通过理论模型、实验研究和能耗分析等方法，揭示了住宅用水源热泵动态性能变化规律和节能特性，对住宅和小型商用水源热泵中央空调的设计开发和工程选型以及进一步的性能研究都具有一定的理论价值和实践意义。