采用机械过冷可以有效改善跨临界CO2热泵用于供暖的性能.本文在此基础上提出了一种优化热水加热过程的新方案.热泵系统中的水路由并联改为串联,CO2气冷器被拆分为二,回水依次经CO2气冷器1、辅助循环冷凝器和CO2气冷器2三段加热,制冷剂-水换热温差均匀性得到显著改善.利用仿真模型,研究了热水侧总换热面积一定时,辅助循环冷凝器和CO2循环气冷器换热面积分配对系统性能的影响.结果表明,在最优换热面积分配下,改进式系统的COP可提升1.9％～7.2％.换热流体温差越大,环境温度越高,COP提升越显著.