本发明提供一种宽环温多级出水变频空气能复叠式热机系统，包括低温级系统和高温级系统，其中，所述低温级系统包括低温级R22变频压缩机、四通阀、蒸发冷凝器、低温级冷凝器、储液器、低温级经济器、低温级膨胀阀、低温级蒸发器、气液分离器、低温级电子膨胀阀、轴流风机、三通比例调节阀、回油器。本发明能够适应环境温度从零下30℃到零上40℃持续温度出具低中高三种水温的水。本发明的热机系统由低温级系统和高温级系统复叠而成，通过不同的启停方式以及系统间的相互关联最终实现所需的出水温度要求。